Spraynozzles

Er zijn vele soorten vloeistofsproeiers voor evenzovele toepassingen; uiteenlopend van landbouwtoepassingen tot aan allerhande applicaties in de industrie. Het gaat te ver om alle typen, kenmerken en hun gebruikstoepassingen op deze website te behandelen. Wij zullen ons hier beperken tot de sproeiers welke gebruikt worden in de industrie en dan voornamelijk die typen welke hun toepassing vinden in gaswassers welke worden gebruikt voor de gasreiniging om emissie van (kwalijke) stoffen te voorkomen.
Zie: Optimalisatie Sproeisystemen

De sproeiers welke hier besproken zullen gaan worden zijn modellen en uitvoeringsvormen en toepassingen welke functioneren op basis van één medium en uitsluitend vloeistoffen. Dit overzicht zal zeker niet volledig zijn maar is vooral bedoeld om een toelichting te bieden op de beschreven typen. De selectie en indeling van de sproeiers gebeurt op basis van het sproeibeeld. Dit komt omdat het sproeibeeld vaak de toepassing en de bijbehorende kenmerken bepalen. De typen sproeiers welke met regelmaat gebruikt worden zijn de navolgende:

• Vlakstraalsproeiers;
• Holkegelsproeiers;
• Volkegelsproeiers.

Vlakstraalsproeiers

Het sproeibeeld van vlakstraalsproeiers ziet eruit als een scherpe lijn welke veroorzaakt wordt door interne flow karakteristieken. De vloeistofverdeling wordt bepaald door de vorm en de grootte van de sproeiopening. Het sproeibeeld is direct voor de sproeier een vloeistoffilm en zal verder van de sproeiopening weg veranderen in vele druppeltjes. Vanwege deze laatste eigenschap zijn vlakstraalsproeier uitermate geschikt voor oppervlaktereiniging. Dit type sproeier wordt dan ook toegepast voor de hoge druk reinigingssystemen.

Holkegelsproeiers

Dit type sproeier is behoorlijk geliefd vanwege een heel belangrijke eigenschap namelijk: druppelgrootte. Holkegels produceren namelijk fijnere druppels dan welke andere typen hydraulische (één fase) sproeiers. Het grootste voordeel van fijne druppels is dat het oppervlak van alle gecumuleerde druppeltjes enorm groot is in relatie tot de andere genoemde typen. Dit kenmerk is vooral van belang bij de volgende applicaties:

• Stofneerslag;
• (Product)koeling; (Perslucht koeltoren)
• Gasreiniging;
• Chemische reacties;
• Luchtconditionering.

Er zijn twee typen holkegelsproeiers; axiale en tangentiële intrede. De inkomende vloeistofstroom bij axiale sproeiers is in lijn met de aansluiting waarbij de vloeistof in de sproeier door een specifiek wervellichaam in rotatie wordt gebracht. Deze roterende vloeistofstroom wordt vervolgens via een sproeieropening in de omgeving versproeid waarbij de vorm van een holle kegel ontstaat. Axiale holkegelsproeiers creëren de fijnste druppels van alle typen.
Tangentiële (of excentrische) holkegelsproeiers zijn veel eenvoudiger qua constructie dan de axiale sproeiers. Een tangentiële inkomende vloeistofstroom brengt deze in rotatie waardoor de cilindrische binnenzijde van de sproeier voorzien wordt van een vloeistoffilm welke invloed heeft op de grootte van de druppel. Wanneer de vloeistoffilm via de sproeiopening uit de sproeier gedrukt wordt ontstaat een kegelvormig sproeibeeld. Excentrische holkegelsproeiers zijn veel minder verstoppingsgevoelig dan axiale typen vanwege hun laterale intrede en daardoor het ontbreken van een wervellichaam.
De holkegelsproeiers worden - vanwege hun homogene sproeibeeld met de fijne druppeltjes - door Ravebo met name toegepast in gaswassers en quenchers.
Zie: Gasbehandeling

Volkegelsproeiers

Volkegelsproeiers worden voor de meest uiteenlopende applicaties toegepast. Deze sproeiers hebben ook een kegelvormig sproeibeeld waarbij hier echter de conus volledig gevuld is met druppels. Dit betekent dat de volkegelsproeier de eerste keus is wanneer een egale oppervlakte besproeiing of vloeistofdistributie gevraagd wordt. In tegenstelling tot holkegelsproeiers produceren volkegelsproeiers een vrij grove druppel welke een grotere kinetische energie bezitten in vergelijk tot de holkegels. Hierdoor is de impact op het te besproeien oppervlak veel groter. Vanwege deze eigenschappen wordt dit type sproeier dan ook veel gebruikt voor reinigingstoepassingen.
Net zoals bij holkegelsproeiers zijn volkegels uitgevoerd als axiale en tangentiële sproeiers. Beide typen hebben een wervellichaam welke de roterende vloeistroom breken. Zonder deze elementen zou de sproeier een holkegelbeeld geven.
Volkegelsproeiers worden door Ravebo voornamelijk toegepast in scrubbers met een gepakt bed vanwege hun goede vloeistofdistributie en -verdeling.

Ravebo Koeltunnel - koelen van geëxtrudeerde profielen.

Het principe van de Ravebo koeltunnel berust op het feit dat gebruik wordt gemaakt van verdampingswarmte van water. Om deze koeling te bewerkstelligen wordt in deze koeltunnel gebruik gemaakt van sproeiers welke zeer fijne druppels genereren. Deze fijne druppels worden direct tegen het warme, geëxtrudeerde profiel gesproeid waardoor een deel van de druppels direct verdampt. Om deze verdamping sneller te laten verlopen wordt er tevens een grote hoeveelheid lucht in de tunnel meegeblazen. Deze volumestroom wordt opgewekt met venturis welke werken volgens het principe dat er door middel van een geringe hoeveelheid perslucht een dynamische onderdruk wordt opgewekt. Door deze onderdruk worden grote hoeveelheden omgevingslucht aangezogen. Door dit principe is de koeling veel effectiever dan wanneer dit geschiedt door met veel water te “spoelen”.

Algemene informatie over sproeiertechniek

• Debiet;
• Sproeihoek;
• Vloeibare dekking;
• Straalkracht (impact);
• Druppelgrootte en druppelspectrum.

Sproeier karakteristiek wordt voornamelijk beïnvloed door de volgende fysieke kenmerken:

• Druk;
• Specifieke dichtheid van de vernevelde vloeistof;
• Viscositeit;
• Oppervlaktespanning;
• Temperatuur.

Effect van de soortelijke massa op de verneveling

Als de soortelijk massa van de vernevelde media verandert, verandert ook het debiet. Om een voorbeeld te geven, het volumedebiet neemt af als een medium met een hogere viscositeit wordt verneveld. In dat geval kan het nieuwe debiet worden berekend met behulp van de factor "x" in de onderstaande formule.
ρw = soortelijke massa water
ρm = soortelijke massa van het te versproeien medium
Vw = debiet van het water
Vm = debiet van het medium
Berekening van de faktor
Berekening debiet

Viscositeit

Viscositeit is een maat voor de weerstand van een vloeistof tegen vervorming onder wrijvingsspanning. Dit is gebaseerd op wrijving tussen moleculen in de vernevelde vloeistof. Het wordt algemeen gezien als "dikte", of weerstand tegen gieten. Viscositeit beschrijft de interne weerstand van een vloeistof tegen stroming en kan worden beschouwd als een maat voor vloeistofwrijving. Hoe groter de wrijving, hoe taaier de vloeistof. Dit betekent voor het sproeipatroon dat de sproeihoek en de druppelgrootte onderhevig zijn aan viscositeitsveranderingen. Vernevelen betekent de transformatie van een vloeistof in kleine druppels door versnelling. De innerlijke wrijving vertegenwoordigt de weerstand van de vloeistof tegen vervorming. Als de vernevelde vloeistof een hogere viscositeit heeft dan water, wordt de druppelgroottediameter grover. Er zijn twee mogelijkheden hoe dit effect kan worden omgedraaid om het sproeibeeld en druppelgrootte te verbeteren bij het vernevelen van vloeistoffen met hogere viscositeiten dan water.

• Door de druk te verhogen, neemt het debiet net zo snel toe als de kwaliteit van het sproeibeeld;
• Bij het verwarmen van vloeistoffen daalt de viscositeit. Dit verbetert ook het sproeibeeld.

Bij 200 mPas moet de verneveling worden ondersteund door het gebruik van perslucht in zogenaamde pneumatische sproeiers om voldoende druppelvorming en -verdeling te bereiken. Het sproeibeeld wordt sterk beïnvloed als de viscositeitswaarde meer dan 500 mPas is. Er zijn geen fijne druppeltjes meer, maar vloeistofstraaltjes. Er is geen goede manier om vloeistoffen te vernevelen bij viscositeitswaarden boven 2.000 mPas.

Drukverschil, Systeemdruk, Absolute Druk

Vaak is er verwarring over de betekenis van deze drie termen. Maar er is een duidelijk verband tussen alle termen, die kunnen worden beschreven met behulp van een kleine formule:

• Drukverschil druk Δp,
• Systeemdruk p(s),
• Absolute druk p(a),

Drukverschil betekent de druk boven de atmosferische druk die bij de opening van de sproeiers wordt opgewekt. Drukverschil is een functie van de absolute druk minus de systeemdruk. Dit laatste is vaak gelijk aan de atomosferische druk, maar er zijn ook verschillende toepassingen waarbij verneveling plaatsvindt onder tegendruk. In die gevallen is het essentieel om het drukverschil te berekenen met behulp van de werkelijke systeemdruk, omdat het volumedebiet een functie is van het drukverschil. In bepaalde gevallen wordt de term bedrijfsdruk gebruikt. Deze term kan verwijzen naar het drukverschil of naar de absolute druk. In dat geval is een "gage" drukreferentie soms nuttig. Deze referentie meet de druk ten opzichte van de lokale atmosfeer.