2. Цель работы
1. Осуществить процесс распыления жидкости «в ультразвуковом фонтане», используя
полуволновый пьезоэлектрический излучатель ультразвуковых колебаний.
2. Используя лабораторный увлажнитель, получить поток мелкодисперсного аэрозоля и
определить величину удельных энергозатрат процесса аэрозолеобразования. Сравнить
полученный результат с величиной удельных энергозатрат других способов распыления
жидкости; сделать соответствующие выводы.
3. Произвести увлажнение изолированного объёма воздуха аэрозолем, доведя влажность до
стопроцентной. Научиться определять по диаграмме Рамзина основные параметры
влажного воздуха, если известны два из них.
3. Описание лабораторной установки
Для получения аэрозоля с помощью УЗ распыления «в фонтане» имеется лабораторный увлажнитель воздуха (рис. 3). Аппарат состоит из резервуара для жидкости (2, рис. 3), в стенку которого вмонтирован патрубок для выхода потока аэрозоля; источника УЗ колебаний (1); генератора тока высокой частоты (5) с блоком питания (4); вентилятора с патрубком (3). Внутри резервуара, на уровне выходного патрубка, с помощью пьезоэлектрического преобразователя создаётся «ультразвуковой фонтан», сопровождающийся непрерывным образованием аэрозоля. Работающий вентилятор образует слабый воздушный поток, который движется внутри резервуара (в зоне распыления) и покидает последний через выходной патрубок, унося с собой практически всю туманообразную фракцию.
а
1
2
3
4
5
б
Рис. 3 Лабораторный увлажнитель воздуха:
а – в действии; б – основные
элементы конструкции
В качестве источника ультразвука используется пьезоэлектрический преобразователь (рис. 4). Он состоит из корпуса (3, рис.4) и пьезокерамического диска (2), который фиксируется на этом корпусе с помощью кольца (1). При подведении к пьезокерамическому диску переменного напряжения 16…24 В с частотой порядка 1,7 МГц наблюдается обратный пьезоэффект: диск начинает колебаться с частотой тока, порождая, тем самым, ультразвуковую волну. Поместив преобразователь в сосуд с водой и подключив его к генератору тока высокой частоты (ТВЧ), образуется «УЗ фонтан» (схематически изображено на рис. 5).
Изолированным объёмом воздуха является 0,21 м3 воздушного пространства внутри контрольной камеры, имеющей форму параллелепипеда (1, рис. 6). Во избежание адсорбции влаги материалом камеры, внутренняя её поверхность покрыта гидроизоляционным материалом.
Для увлажнения данного объёма воздуха используется аэрозоль, генерируемый лабораторным увлажнителем. Аэрозоль вводится внутрь камеры под слабым избыточным давлением из гибкого трубопровода (2, рис. 6), соединяющего выпускной патрубок увлажнителя и входное отверстие (6, рис. 6) контрольной камеры. Равномерное распределение влаги в камере обеспечивается осевым вентилятором (3, рис. 6), который в момент проведения опыта находится внутри неё. Измерение температуры и относительной влажности воздуха в камере производится приборами, закреплёнными на внутренней поверхности её передней стенки (4, рис. 6).
3
1
2
Рис. 4 Пьезоэлектрический преобразователь
Рис. 5. Схема формирования «УЗ фонтана»