Μελέτη της κατανομής μεγέθους και συγκέντρωσης σταγονιδίων ακροφυσιων ψεκασμού με τη μέθοδο Phase Doppler για την παραγωγή νανοσωματιδίων
Creators: name: Γεωργιάδη, Αριστέα Φιλίππου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Αερολυμα
Πνευματικοί εκνεφωτές
Νανοσωματίδια
Aerosol spray
Pneumatic atomizers
Nanoparticles

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η κατασκευή και η αξιολόγηση διαφόρων τύπων πνευματικών εκνεφωτών, διφασικής ροής αέρα και νερού, σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας, για τη σύνθεση νανοσωματιδίων με συνεχή τρόπο και ταυτόχρονα σε μεγάλη κλίμακα. Για το σκοπό αυτό διεξήχθησαν μετρήσεις της διαμέτρου και της συγκέντρωσης των παραγόμενων σταγονιδίων για διαφορετικές παροχές αέρα και υγρού στην έξοδο του κάθε εκνεφωτή. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα με την οπτική μέθοδο Phase Doppler Particle Analyser (PDPA). Αρχικά εξετάστηκε ένας Εκνεφωτής Α, ο οποίος χρησιμοποιήθηκε ως μέτρο για την αξιολόγηση των υπολοίπων εκνεφωτών που εξετάστηκαν με στόχο την παραγωγή νανοσωματιδίων σε μεγάλη κλίμακα, καθώς ο συγκεκριμένος εκεφωτής χρησιμοποιείται ήδη σε εργαστηριακό επίπεδο για τη σύνθεση νανοσωματιδίων. Οι υπόλοιποι εκνεφωτές που εξετάστηκαν στη συνέχεια ήταν εκνεφωτές εσωτερικής ανάμιξης και διασταυρούμενης ροής. Με την εσωτερική ανάμιξη αέρα και υγρού (Εκνεφωτής Β) και την αύξηση της παροχής του αέρα υπήρχε αύξηση της συγκέντρωσης αλλά και του μεγέθους. Συνεπώς διαπιστώθηκε ότι απαιτούνται πάνω από 1 στάδια στη διαδικασία της νεφελοποίησης. Με την εισαγωγή πορώδους υλικού (Εκνεφωτές C και E) διαπιστώθηκε ότι ουσιαστικά επιτελείται μία δευτερεύουσα διαδικασία διάσπασης των σταγονιδίων, με αποτέλεσμα η συγκέντρωση να αυξάνεται αλλά το σύστημα εκνέφωσης να μην είναι σταθερό. Με τον Εκνεφωτή F εισήχθηκε ακόμη ένα ακροφύσιο στο οποίο συντελείται η οριστική διάσπαση των σταγονιδίων μέσω του κεραμικού φίλτρου. Τέλος με wiremesh ως πορώδες υλικό (Atomizer G και Η) η συγκέντρωση των σταγονιδίων ήταν κατά 3 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από ότι με τον εκνεφωτή Α. Συμπερασματικά οι εκνεφωτές F, G και Η κρίθηκε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή νανοσωματιδίων σε μεγάλη κλίμακα.
description: The aim of the present thesis was the construction and the evaluation of various types of twin-fluid pneumatic atomizers in different operating conditions for the synthesis of nanoparticles continuously and simultaneously on a large scale. For this purpose there have been made measurements of the diameter and the concentration of the produced droplets for different air and liquid flow rates at the output of each nebulizer. The measurements were carried out with the aim of the optical method Phase Doppler Particle Analyser (PDPA). The first atomizer that was examined (Atomizer A), was used as a benchmark for the evaluation of the other atomizers examined since this atomizer was already used in laboratory scale for the synthesis of nanoparticles. The other atomizers tested were air-assist atomizers of internal and crossflow mixing. With internal mixing of air and liquid (Atomizer B) and with the increase of the air flow, there has been a significant increase of the concentration and the diameter of the produced droplets. At that point it was found that more than 1 stage in the process of nebulization was required. With the introduction of porous material (Atomizers C and E) after the initial nebulizer, was found that a secondary break-up process of the droplets took place resulting in an increase of the concentration. Despite all the above the nebulization system could not be stable. By testing the Atomizer F, an additional nozzle was introduced at the atomization system, from which the droplets pass through a ceramic filter and then break up into even smaller droplets. Finally with wiremesh as porous material (Atomizer G and H) the concentration of the droplets that were produced was 3 orders of magnitude higher than that measured with the Atomizer A. In conclusion, Atomizers F, G and H were considered that can be used to produce nanoparticles in large scale.