Atomización Ultrasonica: Nuevos Enfoques para la Caracterización de Aerosoles
Autores: Panão, Miguel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Atomización Ultrasonica: Nuevos Enfoques para la Caracterización de Aerosoles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Ingeniería de partículas
Secado por pulverización
Pulverizaciones ultrasónicas
Ondas de Faraday
Caracterización del tamaño de gotas
Atomización ultrasónica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En la ingeniería de partículas, el secado por pulverización es una técnica esencial que depende de la producción de aerosoles, idealmente compuestos por gotas de tamaño uniforme. Las pulverizaciones ultrasónicas parecen ser la mejor opción para lograrlo, y las ondas de Faraday son el mecanismo de fondo de la atomización ultrasónica. La caracterización de las pulverizaciones en esta estrategia de atomización se relaciona comúnmente con la relación entre los tamaños característicos de las gotas y la longitud capilar producida por la frecuencia de forzado de los patrones ondulados en películas líquidas delgadas. Sin embargo, aunque este enfoque de atomización es práctico cuando el resultado deseado es producir aerosoles con gotas del mismo tamaño, los tamaños de las gotas son diversos en aplicaciones reales. Por lo tanto, la caracterización adecuada del tamaño de las gotas es fundamental para establecer las relaciones entre los enfoques empíricos propuestos en la literatura y el resultado de la atomización ultrasónica en condiciones de operación reales. En este sentido, este trabajo explora nuevos enfoques para la caracterización de aerosoles aplicados a pulverizaciones ultrasónicas producidas con diferentes disolventes. Los primeros dos introducidos son el papel de la redundancia en las mediciones del tamaño de las gotas para evitar limitaciones de resolución en la técnica de medición y comparar el uso de anchos de bin regulares versus variables al construir los histogramas del tamaño de las gotas. Otra herramienta de caracterización de aerosoles es la Diversidad del Tamaño de las Gotas para entender las limitaciones de caracterizar pulverizaciones ultrasónicas únicamente basándose en diámetros representativos o momentos de las distribuciones del tamaño de las gotas. Los resultados de la caracterización de pulverizaciones ultrasónicas obtenidos enfatizan: la falta de universalidad en la relación entre un diámetro característico y la longitud capilar asociada con las ondas de Faraday; la variabilidad en el tamaño de las gotas inducida tanto por las propiedades del líquido como por la tasa de flujo en el resultado de la atomización, a saber, longitudes capilares más bajas producen gotas más pequeñas pero de manera menos eficiente; la mayor sensibilidad de los grados de polidispersión y heterogeneidad en la Diversidad del Tamaño de las Gotas al usar anchos de bin variables para construir los histogramas del tamaño de las gotas; la mayor diversidad del tamaño de las gotas para tasas de flujo más bajas expresada por la presencia de múltiples clústeres de gotas con características similares que conducen a distribuciones de tamaño de gotas multimodales; y las funciones de probabilidad matemática gamma y log-normal son las que mejor describen la organización de los datos del tamaño de las gotas en pulverizaciones ultrasónicas.
Descripción
En la ingeniería de partículas, el secado por pulverización es una técnica esencial que depende de la producción de aerosoles, idealmente compuestos por gotas de tamaño uniforme. Las pulverizaciones ultrasónicas parecen ser la mejor opción para lograrlo, y las ondas de Faraday son el mecanismo de fondo de la atomización ultrasónica. La caracterización de las pulverizaciones en esta estrategia de atomización se relaciona comúnmente con la relación entre los tamaños característicos de las gotas y la longitud capilar producida por la frecuencia de forzado de los patrones ondulados en películas líquidas delgadas. Sin embargo, aunque este enfoque de atomización es práctico cuando el resultado deseado es producir aerosoles con gotas del mismo tamaño, los tamaños de las gotas son diversos en aplicaciones reales. Por lo tanto, la caracterización adecuada del tamaño de las gotas es fundamental para establecer las relaciones entre los enfoques empíricos propuestos en la literatura y el resultado de la atomización ultrasónica en condiciones de operación reales. En este sentido, este trabajo explora nuevos enfoques para la caracterización de aerosoles aplicados a pulverizaciones ultrasónicas producidas con diferentes disolventes. Los primeros dos introducidos son el papel de la redundancia en las mediciones del tamaño de las gotas para evitar limitaciones de resolución en la técnica de medición y comparar el uso de anchos de bin regulares versus variables al construir los histogramas del tamaño de las gotas. Otra herramienta de caracterización de aerosoles es la Diversidad del Tamaño de las Gotas para entender las limitaciones de caracterizar pulverizaciones ultrasónicas únicamente basándose en diámetros representativos o momentos de las distribuciones del tamaño de las gotas. Los resultados de la caracterización de pulverizaciones ultrasónicas obtenidos enfatizan: la falta de universalidad en la relación entre un diámetro característico y la longitud capilar asociada con las ondas de Faraday; la variabilidad en el tamaño de las gotas inducida tanto por las propiedades del líquido como por la tasa de flujo en el resultado de la atomización, a saber, longitudes capilares más bajas producen gotas más pequeñas pero de manera menos eficiente; la mayor sensibilidad de los grados de polidispersión y heterogeneidad en la Diversidad del Tamaño de las Gotas al usar anchos de bin variables para construir los histogramas del tamaño de las gotas; la mayor diversidad del tamaño de las gotas para tasas de flujo más bajas expresada por la presencia de múltiples clústeres de gotas con características similares que conducen a distribuciones de tamaño de gotas multimodales; y las funciones de probabilidad matemática gamma y log-normal son las que mejor describen la organización de los datos del tamaño de las gotas en pulverizaciones ultrasónicas.