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            如何選擇孔板流量計噴嘴對涂料應用至關重要

            作者: 來源: 發布時間:2021-01-20 10:30:43

                   保持質量和一致性是所有制造過程中的關鍵要求,尤其是在食品制造中。一個很好的例子是產品需要涂料,這是制造商提供新的創新和變化以確保他們保持競爭優勢的要求之一。

             
            盡管可以分為3類,但在食品加工和其他行業中有許多類型的噴涂應用。 
             
            水性噴涂
                   將包衣溶解在溶劑液體中,并以水為溶劑將溶液例如糖溶液噴霧。涂層以液體形式施加,溶劑蒸發,將溶解的固體涂層留在原處。
             
            加熱液體
                   加熱通常在室溫下為固體或非常粘稠的液體,使其變為液體并能夠噴射。噴涂后,液體冷卻并固化形成固體涂層,例如在食品工業中,這將是巧克力或花生醬噴涂。
             
            粘結涂層
                   液體與產品表面形成化學鍵或改變形成涂層的表面的化學組成。這些噴涂類型中的每一種都可以通過五種主要方式進行交付。連續噴涂線–產品在輸送機或噴涂通道中的連續噴涂噴桿下移動。
             
            定期噴涂線
                   –產品在噴桿下或在隧道中移動,只有在需要時才激活噴桿。這種類型的過程需要傳感器或間隔非常均勻的產品。
             
            停止啟動噴涂線 
                   –產品在傳送帶上或在噴霧通道中移動到噴射點,然后在繼續移動之前將其停止并噴射所需的時間。
             
            鼓/鍋涂層 
                   –將產品放在轉鼓中并進行噴涂,以隨時間推移提供涂層。當需要涂覆大量小產品(例如玉米片上的糖衣)時,可以使用此功能。薄片在滾筒中翻滾,并以隨機方式多次呈現在噴霧中,以確保均勻的涂層。
             
            流化床涂料 
                   –大量的顆粒,小球或其他小產品。固體未涂覆的物品通過注入空氣或液體而“流化”,因此它們的運動和行為與流體幾乎相同。然后將噴涂層注入該流化的物料或產品中以實現接觸。
             
            液滴大小的重要性
                   液滴尺寸是許多涂料應用中的關鍵因素,通常以三種關鍵方式:
             
            附著力
                   小液滴尺寸將有助于與表面的附著。較小的液滴具有較大的質量比表面積,因此將有更多的機會粘附到表面上。較大的液滴也可能反彈或撞擊表面區域。
             
            蒸發
                   較小的液滴將更快地蒸發。同樣,這是由于較小液滴的表面積與體積之比較大。在水性涂料體系中溶劑的快速蒸發將使所需的涂料更有效地沉積。
             
            分配均勻
                   較小的液滴將有助于形成更均勻的涂層。所有噴霧的液滴尺寸都會有所變化,但是平均液滴尺寸較小時,密集噴霧囊增加的機會會減少。本質上,較小的液滴有助于使噴霧更加隨機化,這意味著可能會分配更均勻。
             
                   較小的液滴將因此確保更均勻的涂層。這在轉鼓和流化床涂層應用中尤其重要,后者依賴于呈現給噴霧的目標顆粒的隨機運動。
             
                   噴霧分布實現一致,均勻的涂層意味著獲得一致且均勻的噴霧。考慮輸送機系統上的噴涂線時,產生的噴涂線在整個產品或批次中必須保持一致。
             
                   使用的孔板流量計噴嘴將具有噴霧角度和簡單的三角函數,可用于計算孔板流量計噴嘴的間距以產生完整的噴霧線。 
             
                   但是,重要的是要意識到平扇形噴嘴產生的噴霧不會完全均勻。圖案的邊緣是軟邊緣而不是硬邊緣,因此趨向于具有漸縮效果,并且在噴霧的兩端具有較低的噴霧分布。
             
                   為了補償這種效果,可以將噴霧重疊。這意味著當產品通過下方時,將提供更均勻的涂層。重要的是要記住,如果重疊的噴霧碰到了它們的鄰居,這可能會導致液滴聚結,并且可能對噴霧的濃度產生負面影響。因此,通常建議使每個噴嘴傾斜,以使圖案實際上不接觸。
             
                   補償流體分布不均的另一種方法是過度噴涂產品。如果單個噴嘴負責在產品通過產品下方時進行涂層,則可以故意將噴霧圖案傾斜以使其比目標寬。通過這種方式,產品僅在中間通過,因此從噴霧的更均勻部分通過。但是,這增加了產品浪費。
             
                   在轉鼓式涂料應用中,一致的噴涂線次要的不太重要。該過程依賴于產品隨機進入噴霧中,以便隨著時間的流逝獲得涂層。每個單獨的顆粒或片劑將多次出現在噴霧劑中。由于濕潤的產品可能會相互接觸,因此可能會粘在一起,因此,防止任何過度噴涂非常重要。 
             
                   目的是確保每個小丸或片劑在噴霧中移動,并且在蒸發發生之前不與其他zui近潤濕的小丸接觸。顯然,在這種隨機過程中,這永遠不可能100%做到,但是通過適當地隔開孔板流量計噴嘴,可以zui大程度地減少粘附問題。
             
            應對可變運行
                   盡管努力確保產品的同質性,但實際上不同批次的產品可能具有不同的特性。這種批次差異可能是故意的(即,配方不同的產品),也可能是由于環境條件不同而發生的。
             
                   無論原因如何,產品的細微變化都可能對噴涂產生重大影響,并且需要對涉及的噴涂進行調整。但是,改變噴霧的問題在于噴霧的特性通常不是獨立的。
             
                   液滴大小,噴霧形狀和流速都可以通過改變噴射流體的壓力來影響。例如,簡單地降低流體壓力以減少流量將導致較大的液滴,這可能會影響附著力,蒸發或分布(請參見上文)。
             
                   對于液滴尺寸至關重要的涂料應用(例如流化床和鼓式涂料系統),必須使用帶有獨立氣源的噴嘴以霧化和形成圖案。
             
                   在這些類型的涂料系統中使用的批次的可變性意味著可能需要對圖案和液滴尺寸進行小的更改以實現均勻的結果,盡管在其他變量也受到影響的情況下幾乎不可能進行這些更改。
             
            應對粘性液體
                   粘性流體將傾向于形成較大的液滴尺寸。根據以下公式,將孔板流量計噴嘴噴灑的水會形成Dw的液滴,而Df會形成Df的液滴。
             
                   V是流體在Cp中的粘度,因為水的Cp為1。為了產生較小的液滴并補償由高粘度流體引起的較大的液滴,可以增加流體的壓力。這將根據以下公式減小墨滴尺寸:
             
            流化床涂料
            流化床涂料
                   D1是壓力P1下的液滴尺寸,D2是壓力P2下的液滴尺寸,因此,粗略地說,壓力增加十倍將導致液滴尺寸減半。使用液壓噴嘴時,壓力的任何增加也將導致流量增加。
             
            通常,流量將與壓力的平方根成比例,因此壓力增加4倍將使流量增加2倍。使用上面的公式,我們可以為一些常見的食物噴霧劑生成該表。
             
            涂層甜甜圈
            Cp液滴尺寸與水相比要求增加壓力以補償食物液滴尺寸在此新壓力下導致流量增加水1 1 0 0牛奶3 1.25 100%41%橄欖油40 2.09 1167%355%單一奶油50 2.19 1363%382%雙重奶油120 2.60 2400%500%蜂蜜2000 4.57 15830%1262%玉米糖漿15,000 6.84 60700%2466%
             
            從表中可以看出,液滴的大小會隨著粘度的增加而急劇增加,并且對于Cp遠遠高于50的情況,實際上沒有任何實際的方法可以對此進行補償,因為任何壓力的增加都會影響流速的增加。在大多數粘性流體應用中,需要其他霧化方法。空氣霧化器是合乎邏輯的選擇。
             
            但是,空氣霧化器確實有其局限性。內部混合霧化器(在噴射之前將流體和空氣混合)將產生zui小的液滴尺寸和更均勻的液滴尺寸分布,但是它們會遇到高Cp流體的問題。混合室內產生的較大液滴尺寸無法足夠快地從孔中逸出,因此噴嘴將無法正常工作。
             
            外部混合空氣霧化器可解決此問題。孔板流量計噴嘴僅在流體從噴嘴噴出后混合空氣,即霧化發生在噴嘴外部。即使使用外部混合空氣霧化系統,也需要對許多流體進行加熱才能進行噴涂。
             
            在某些液體中,粘度與溫度密切相關,即使流體溫度變化很小,也會導致粘度大幅度提高。因此,通常會使用加熱套管噴嘴,以確保直到孔口的溫度始終保持一致。
             
            孔板流量計噴嘴選擇結論
            氣動控制系統對于需要周期性噴涂的任何種類的噴涂至關重要。
             
            空氣霧化噴嘴是大多數要求相對較少噴涂量的噴涂系統的理想選擇。空氣霧化可以實現細小液滴和低流速。
             
            粘性液體需要仔細考慮。液壓噴嘴通常不適用于高粘度流體,因為在合理的壓力下很難良好地霧化。外部混合空氣霧化器是一個很好的解決方案,但是需要考慮噴霧與孔板流量計噴嘴數據表中所示的水噴霧有何不同。
             
            對于精密噴涂,例如流化床涂布機,具有獨立控制霧化和圖案形成氣源的空氣霧化器至關重要。
             

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