تطبيق محلل حجم جسيمات الليزر في صناعة الفوهات

1. الفوهة وتطور صناعتها

   تسمى الفوهة NOZZLE باللغة الإنجليزية، وتسمى أيضًا الفوهة والفوهة باللغة الصينية. تعتبر الفوهة مكونًا حاسمًا في العديد من أنواع الرش والضباب وحقن الزيت والسفع الرملي والرش وغيرها من المعدات وتلعب دورًا مهمًا. تستخدم الفوهات على نطاق واسع في الصناعة. تتراوح المواد من الفولاذ المقاوم للصدأ والبلاستيك إلى كربيد السيليكون، والبولي تترافلوروإيثيلين، والبولي بروبلين (البلاستيك الهندسي)، وسبائك الألومنيوم، وفولاذ التنغستن. يستخدم نطاق التطبيق بشكل عام في السيارات والطلاء الكهربائي ومعالجة الأسطح والتنظيف بالضغط العالي وإزالة الغبار والتبريد وإزالة الكبريت والترطيب والخلط والبستنة وغيرها من الصناعات.

    نظرًا لأن الفوهات مصممة للعمل في ظل مجموعة متنوعة من ظروف الرش المختلفة، فاختر الفوهة التي تناسب احتياجاتك لتحقيق أفضل أداء للرش أثناء الاستخدام. تنعكس خصائص الفوهة بشكل أساسي في نوع رذاذ الفوهة، أي الشكل الذي يشكله السائل عندما يغادر فم الفوهة، وأدائه التشغيلي. تعتمد تسمية الفوهات على شكل الرش، الذي ينقسم إلى فوهات على شكل مروحة، ومخروطية، وعمود تدفق سائل (أي نفاث)، وتذري الهواء، وفوهات مسطحة. من بينها، تنقسم الفوهات المخروطية الشكل إلى فئتين: مخروط مجوف ومخروط صلب؛ اختر الفوهة وتشمل العوامل التدفق، والضغط، وزاوية الرش، والتغطية، والتأثير، ودرجة الحرارة، والمواد، والتطبيق، وما إلى ذلك، وغالبًا ما تكون هذه العوامل متضمنة ومقيدة لبعضها البعض.

في السنوات الأخيرة، نمت صناعة الرش في الصين بشكل مطرد، وأصبحت صناعة الفوهة والفوهة ذات أهمية متزايدة. في الوقت الحاضر، دخل تطوير صناعة الفوهات مرحلة التغيير، وهي مرحلة ترقية منتجات الأجهزة الصينية، وهي فترة انتقالية من المنتجات المنخفضة الجودة إلى المنتجات المتطورة. الطلب في السوق على أجزاء الرش ضخم. ونظرًا لتحسن مستوى تصنيع الأجهزة في الصين وتوسيع الطاقة الإنتاجية، فمن المتوقع أن تحافظ منتجات الأجهزة في الصين على نمو مطرد يزيد عن 10% سنويًا في السنوات الخمس المقبلة.

2. لماذا يجب رش الفوهة؟

يعد تفتيت السوائل حاجة شائعة في العديد من المجالات المهنية. يتم استخدام البخاخات السائلة المختلفة في غرف الرش المكيفة، وآلات وقاية النباتات الزراعية، والتبريد الجزيئي والتطهير بالرش في المباني الزراعية، والري بالرش، والتجفيف بالرش. من المؤشرات المهمة لتقييم أداء الفوهة قطر القطرة وتوزيع طيف قطر القطرة الذي تنتجه. على الرغم من أنه يمكن تحديد مؤشرات التقييم شائعة الاستخدام مثل القطر الكمي أو القطر الحجمي أو القطر المتوسط الحسابي أو متوسط قطر سوتر من مختلف. يعكس السطح الجانبي قطر القطرة الإجمالي، لكنه لا يمكن أن يعكس بشكل كامل التوزيع الإجمالي لقطر القطرة، أي نطاق أقطار القطرات والنسبة الصغيرة من القطرات ذات الأقطار المختلفة. من أجل إجراء بحث متعمق حول الفوهات، من أجل استخدام وتصميم الفوهات والأجهزة ذات الصلة التي تتوافق معها بشكل صحيح، من الضروري أن نفهم تمامًا التوزيع العام لأطياف قطر القطرات.

تحديد مؤشر حجم جسيمات رذاذ الفوهة يتكون حقل الضباب الذي يتكون من رذاذ الفوهة من جزيئات مجموعة قطرات ذات أحجام مختلفة. من أجل وصف وتقييم جودة الانحلال لمجموعة القطرات والتعبير عن خصائص الانحلال الخاصة بها، هناك حاجة إلى تعبير توزيع حجم القطرة لقياس قطر الجسيمات أو كمية أو جودة الجزيئات ذات الأقطار المختلفة. يمكن التعبير عن مؤشر تقييم حجم القطرة بما يسمى "متوسط القطر"، والذي يفترض وجود حقل ضباب بحجم قطرة موحد. خصائصه في جوانب معينة يمكن أن تحل محل خصائص حقل الضباب غير المستوي الفعلي. ويسمى حجم القطرة في مجال الضباب الموحد المتصور متوسط حجم الجسيمات.

3. رش طريقة قياس حجم الجسيمات

طريقة قياس حجم القطرة:

   ترتبط دقة اختبار حجم القطرات ارتباطًا وثيقًا بطريقة أخذ عينات القطرات ودقة أداة القياس. ينبغي أن تحقق دقة قياس القطرات المثالية ما يلي: أخذ العينات والقياس بسرعة؛ دقة جيدة لحجم القطرة ضمن النطاق المقاس بأكمله؛ القدرة على التكيف مع التغيرات في منطقة الانحلال السائل وخصائص الهواء المحيط؛ لا يوجد تدخل أثناء عملية القياس، عملية الانحلال أو خصائص الرش؛ قياس مناسب واقتصاد جيد. علاوة على ذلك، فقد تم تطوير عدد كبير من طرق قياس حجم القطرات حتى الآن، ولا يمكن لأي منها تلبية جميع الشروط المذكورة أعلاه. المفتاح هو العثور على طريقة قياس تلبي احتياجات مجالات محددة.

بدأت الأبحاث الأجنبية حول تجارب قياس حجم القطرات مبكرًا. على سبيل المثال، في أوائل الأربعينيات من القرن الماضي، بدأ ميجينر في استخدام الطريقة الموضعية لقياس حجم القطرات وتوزيعها بشكل مباشر. لاحقًا، كانت طريقة هوفمان للتصوير الفوتوغرافي طريقة محسنة لقياس حجم وتوزيع قطرات الضباب بشكل مباشر. نظرًا لأن دورة التجربة طويلة وتتطلب مشاركة المتخصصين، وعبء العمل ضخم، فإن القليل من الناس يستخدمون هذه الطريقة. وبالنظر إلى أن قطرات الضباب صغيرة وسهلة التبخر، اقترح تيت ذات مرة استخدام تقنية الغمر لجمع قطرات الضباب. وبما أن قطرات الماء لا تتوافق مع الزيت منخفض الكثافة، فإن قطرات الماء المتساقطة في الزيت سوف تكون محاطة بالزيت لتجنب التبخر. ونظرًا للشد على سطح قطرات الماء، يمكن استخدام المجهر لقياس حجم القطرات. في هذه المرحلة، يتم استخدام المجهر بشكل رئيسي لقياس حجم القطرة يدويًا، الأمر الذي يتطلب عبء عمل كبير ودقة ضعيفة.

عندما يكون حجم القطرة صغيرًا جدًا، تكون القطرات شديدة التطاير وتنجرف كثيرًا، مما يجعل من الصعب قياسها بدقة. لذلك، من أجل قياس حجم وتوزيع القطرات بشكل أكثر دقة، تم اختراع العديد من أنظمة القياس البصرية، ومن بينها محلل حجم جسيمات الليزر هو أحد الممثلين. عندما يتم تشعيع الجسيمات المنتشرة في السائل بواسطة الليزر، يحدث الحيود. بعد المرور عبر عدسة فورييه، يشكل الضوء المنحرف هالة حيود على شكل "عين بولس" على المستوى البؤري. ويرتبط نصف قطر هالة الحيود بحجم الجسيمات. ترتبط شدة هالة الحيود بعدد الجزيئات ذات أحجام الجسيمات ذات الصلة. من خلال وضع مجموعة مستقبلات ضوئية على شكل حلقة على المستوى البؤري، يمكن استقبال إشارات الحيود أو إشارات تشتت الضوء للجسيمات ذات أحجام الجسيمات المختلفة. يتمتع هذا الجهاز بدقة قياس عالية للغاية. بسبب استخدام تقنية الليزر لقياس عدم ملامسة قطرات الضباب، يتم تقليل خطأ القياس إلى مستوى منخفض جدًا. عندما يكون قطر القطرات 1 ميكرون، فإن الخطأ لا يزيد عن 4%، ولا تتطلب قيم القياس أي تصحيح تقريبًا؛ عملية قياس السيارات سريعة وبسيطة للغاية. ولا يستغرق قياس قطرات الضباب في الهواء أكثر من بضع ثوان. يمكن طباعة نتائج القياس بسرعة بعد معالجة الكمبيوتر؛ يمكن طباعة نتائج القياس بسرعة بعد الحساب والمعالجة؛ يمكن أن يصل نطاق القياس إلى 0.5 ميكرون - 3500 ميكرون. لا يمكن الوصول إلى هذا النطاق عن طريق القياس اليدوي. مع تطور التكنولوجيا الحديثة، يمكن أيضًا لمحللات حجم جسيمات الليزر التي يتم تطويرها حاليًا في الخارج قياس سرعة قطرات الضباب.

4. تطبيق محلل حجم جسيمات الليزر في صناعة الفوهات

يعد مقياس حجم الجسيمات بالليزر نوعًا جديدًا من معدات الكشف عن حجم الجسيمات التي ظهرت في السنوات الأخيرة. خصائص الكشف في الوقت الحقيقي تمكنه من الحصول على مجموعة واسعة من التطبيقات. مع تطور تقنية اختبار الفوهة، حظي تطبيق محللات حجم جسيمات الليزر في تجارب الرش باهتمام متزايد على نطاق واسع. مختبر الدولة الرئيسي لاحتراق الفحم، جامعة ووهان للعلوم والتكنولوجيا،