本技术提供了一种雾化装置、雾化方法和应用,属于雾化技术领域。本发明包括声涡旋产生系统,用于产生涡旋超声场;供液系统,用于向涡旋超声场内输送雾化介质。本发明利用声涡旋产生系统产生涡旋超声场,利用涡旋超声场同时具有超声驻波场雾化的能力和离心雾化的能力对雾化介质进行雾化,在普通液体雾化和金属制粉等领域具有广阔的应用前景。
背景技术
一般的超声波雾化技术是将待雾化液体直接与高频振动的表面接触,液体在超声振动表面振荡,破碎并分离,既被雾化。这种接触式超声波雾化技术简单直接,但也存在一些不可避免的局限性,如污染被雾化液体,空化腐蚀振动端面以及只能处理低温液体等。为克服这些不足,非接触超声雾化是一个很有潜力的发展方向。
目前,非接触超声雾化技术主要是非接触超声驻波场雾化技术。这种技术利用,一个超声振动端和一个对向放置的反射端,或者两个对向放置的超声振动端,来产生强驻波场,液体在声压波节处被压扁、振荡、破碎、雾化。1991年,Lierke等人首次提出了利用一个发射端与一个反射端相对放置进行非接触超声雾化方法,并申请了一种用于熔融金属雾化的超声驻波雾化装置。1996年,K.Bauckhage等人首次提出了使用双发射端的超声驻波场对液体进行雾化,得到了10-20μm的球形锡粉。此后,科学家们还通过改变换能器端面形状、利用多管道输入流体等方式对非接触超声驻波场雾化技术进行了改良。国内在非接触雾化方面的研究起步较晚,哈尔滨工业大学开展了超声驻波雾化的研究,对声场特性进行了理论分析,建立了超声驻波雾化系统的整体方案,进行了甘油、水溶液的雾化实验;通过建立声场仿真模型以及声场与两相流耦合的液滴雾化模型,对液滴的破碎机制及临界条件进行了分析,研究了各参数对液滴雾化过程的影响规律。此外,他们还提出了一种熔融金属超声驻波非接触式雾化制粉装置及方法。然而,时至今日超声驻波场的雾化能力仍然较低,应用范围极其有限。
最近的研究表明,在特定条件下声波可以形成携带轨道角动量的涡旋声场,其波前关于零场强中心呈现螺旋形的变化。在气体介质中,涡旋声场不但可以悬浮高密度物体还可以驱动被悬浮物体高速旋转。鉴于此,涡旋超声场同时具有超声驻波场雾化的能力和离心雾化的能力。
实现思路