Узор - Patternation

Узор специализированный технический искусство проведения количественных измерений конкретных свойств частицы в пределах спрей и визуализировать образцы этого особого свойства внутри спрея. Чтобы понять паттерны, нам нужно рассмотреть роль, которую спреи играют в нашей повседневной жизни.[1]

Использование спреев

Спреи имеют множество применений. В естественном виде спреи появляются в водопад туманы, дожди и морские брызги, согласно Артуру Лефевру в своей книге, Распыление и распыление.[2]

В бытовой сфере спреи используются в душ, садовые шланги, Балончик с краской банки лак для волос, дезодоранты и многое другое. Промышленное использование спреев включает: распылительная сушка, покрытие, промывка и орошение.

Спреи также используются во многих двигатель внутреннего сгорания для непосредственного диспергирования топлива в камере сгорания и смешивания его с воздухом так, чтобы оно либо спонтанно воспламенялось под высоким давлением и температурой, либо могло воспламениться от свечей зажигания.[2]

Понимание важности рисунка распыления

Рисунок брызг важен во множестве приложений, включая двигатели IC, турбины, нанесение покрытий, сушка распылением, сельское хозяйство и потребительские товары. Например, асимметрия рисунка напрямую влияет на качество отделки поверхности во время окраски и плохое качество продукта во время распылительной сушки.[3]Точно так же в газовых турбинах изменение формы распыления приводит к образованию обедненных и богатых топливом карманов, что приводит к чрезмерному износу турбины и увеличению выбросов твердых частиц.[4]

Для дозированные ингаляторы, форма распыления очень важна для обеспечения того, чтобы максимальное количество лекарственного средства прошло через глоточные проходы в легкие.[5]В сельскохозяйственных форсунках важна форма распыления для оптимизации доставки пестицидов и удобрений к растениям. Распылительная сушка требует тщательного контроля размера капель. Как правило, увеличение общей площади поверхности капель в сушилке приводит к более высокой скорости испарения и большей эффективности процесса.[6]По аналогии, фармацевтический Таблетки обязаны своим тонкопленочным покрытием поверхности распылителем, который должен быть идеальным. Покрытие не только маскирует вкус, но и выполняет ключевые функции, такие как герметизация таблетки от влаги для увеличения срока хранения, контроль скорости высвобождения лекарственного средства для получения таблеток с медленным и пролонгированным высвобождением.[7]

Как ученые изучают характер распыления

Формы распыления изучаются с помощью диагностических инструментов, известных как моделирующие устройства. Устройство для нанесения рисунка определяет пространственное расположение капель, испускаемых из распылителя, и визуализирует модели распыления. Существуют разные типы шаблонаторов, механические и оптический.

Механические узоры

Механические паттерны называются навязчивыми паттернаторами.

Обычно они собирают поток жидкости в небольших контейнерах.[8] или распылите краску на бумагу, чтобы рассмотреть узор [9] которые затем взвешиваются для предоставления местной информации. Механические моделирующие устройства не очень точны и страдают от ряда систематических и случайных ошибок. [10]Кроме того, они влияют на сам рисунок распыления и обычно не подходят для получения точных данных по рисунку распыления.

Фотография, показывающая механическое нанесение рисунка на распылительную насадку (Courtsey En’Urga Inc.)

Оптические паттерны

Чтобы избежать ошибок при механическом формировании рисунка, принято считать, что метод формирования рисунка должен быть оптическим.

Изображение оптического паттерна на основе лазерной томографии экстинкции.

Оптические паттерны обеспечивают распределение уронить площади поверхности а не поток массы. Во многих случаях это выгодно, как и все явления локального переноса, такие как масса; импульс; энергия и разновидности прямо пропорциональны удельной поверхности капель в аэрозоле.[11]Существует три основных типа оптических формирователей рисунка: (а) те, которые используют лазерные пластины, (б) те, которые используют планарную жидкостную лазерную флуоресценцию, и (в) те, которые используют томографию с лазерной экстинкцией.

Использование лазерного листа

Первый основан на использовании лазерного луча для освещения плоскости, ортогональной направлению распыления или вдоль направления распыления, и получения изображения рассеянный свет с помощью внеосевой камеры.[12] Предполагается, что интенсивность рассеяния пропорциональна локальной плотности площади поверхности капли.

Использование планарной жидкостной лазерной флуоресценции

Второй тип паттерна основан на использовании флуоресценции, индуцированной плоским жидкостным лазером. Жидкость смешивается с некоторым флуоресцентным материалом и освещается лазерной пластиной высокой мощности. Полученное флуоресцентное изображение фиксируется и анализируется для определения локальных массовых концентраций внутри спрея.[13]

Оба эти метода имеют значительные ошибки из-за лазерного затухания, сигнал затухание, и вторичная эмиссия[14]

Использование лазерной томографии экстинкции

Третий набор оптических паттернов основан на лазерном гашении. [15] или лазерная томография экстинкции.[16]

Лазерное гашение томография система обеспечивает локальную плотность площади поверхности капли (количество капель на единицу объема в определенном месте, умноженное на площадь поверхности капель). Это количество прямо пропорционально испарению капель и очень важно в приложениях, связанных с горение и распылительная сушка.

MultiplePlumes

На картинке показаны результаты тестирования Бензиновый инжектор с прямым впрыском (GDI) с использованием оптического паттерна, основанного на экстинкционной томографии. Этот оптический шаблонатор можно использовать для анализа очень плотных аэрозолей.[17]

Рекомендации

  1. ^ Prociw, Lev Alexander., Shafique, Harris. & Fiset, Patrice. (2007). Метод расчета параметров распыления по оптическому рисунку. США 2007/0242871 A1. http://www.google.com/patents?hl=ru&lr=&vid=USPATAPP11386941&id=ywKlAAAAEBAJ&oi=fnd&dq=definition+of+patternation&printsec=abstract#v=onepage&q&f=false
  2. ^ а б Лефевр, Артур, Х. (1989) Распыление и распыление, Нью-Йорк: Тейлор и Фрэнсис.
  3. ^ Уллом, М. Дж., И Сойка, П. Э. (2001). "Простой оптический формирователь рисунка для оценки симметрии распыления", Review of Scientific Instruments, vol. 72, стр. 2472-2477.
  4. ^ А. Х. Лефевр и Дж. Ортман. "Распределение топлива от вихревых форсунок", Journal of Propulsion and Power, Vol. 1, No. 1 (1985), стр. 11-15. Doi: 10.2514 / 3.22752
  5. ^ Смит, Х., Хики, А. Дж., Брейс, Г., Барбур, Т., Галлион, Дж., И Гроув, Дж. (2006). Drug Dev. Ind. Pharm., Vol. 32, стр. 1033-1041.
  6. ^ Юдая Сиватану, Чонмук Лим, Хенрик Линден и Пребен Ноерсков, «Влияние давления на диаметр капель и площадь поверхности в масляных форсунках», ILASS Americas, 19-я ежегодная конференция по распылению жидкости и системам распыления, Торонто, Канада, май 2006 г.
  7. ^ Мулиади, Ариэль, Р., и Сойка, Пол Э. (2012). Законы безразмерного масштабирования для контроля однородности фармацевтического распыления: понимание и масштабирование. Журнал фармацевтических наук, Vol. 101, 2213–2219
  8. ^ Байвел, Л., Ожеховски, З. (1993). Распыление жидкости, Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис.
  9. ^ Буш, С. Г., и Коллиас, Д. И. (1996). Труды ILASS Americas, Сан-Франциско, Калифорния. стр. 328–330
  10. ^ Уллом, М. Дж., И Сойка, П. Э. (2001). «Простой оптический шаблонатор для оценки симметрии струи», Review of Scientific Instruments, vol. 72, стр. 2472-2477.
  11. ^ Юдая Шиватану и Чонмук Лим, Пол Г. Хикс. (2007). Оптическая и механическая структура сопла промышленной газовой турбины с высоким расходом, ILASS, Америка, 20-я ежегодная конференция по системам распыления и распыления жидкости, Чикаго, Иллинойс, май 2007 г. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-03-04. Получено 2014-02-28.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  12. ^ Дж. Ван, Р. Делжуравеш, Р. В. Селленс, М. Дж. Олесен, М. Ф. Бардон, Труды ILASSAmericas’97 ~ Национальный исследовательский совет Канады, Оттава, ОН, 1997, стр. 261–265
  13. ^ Д. Тэлли и Дж. Вердик, (1996). Proceedings of ILASS Americas’96 ~ Coen Co., San Francisco, CA, 1996, pp.33–37.
  14. ^ К. Т. Браун, В. Г. Макдонелл и Д. Г. Талли (2002). Учет лазерного затухания, ослабления сигнала и вторичного излучения при выполнении формирования оптической диаграммы в одной плоскости, Proceedings of ILASS Americas ’00, Мэдисон, Висконсин, стр. 195-199.
  15. ^ Уллом, М. Дж., И Сойка, П. Э. (2001). «Простой оптический шаблонатор для оценки симметрии струи», Review of Scientific Instruments, vol. 72, стр. 2472-2477.
  16. ^ Чонмук Лим и Юдая Сиватхану, 2005, «Оптическая структура многослойного сопла» Распыление и распыление, т. 15. С. 687-698.
  17. ^ Юдая Шиватану и Чонмук Лим, Пол Г. Хикс. (2007). Оптическая и механическая структура сопла промышленной газовой турбины с высоким расходом, ILASS, Америка, 20-я ежегодная конференция по системам распыления и распыления жидкости, Чикаго, Иллинойс, май 2007 г. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-03-04. Получено 2014-02-28.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)