נחיר רסס

דפוס הריסוס

בחירת הנחיר בהתבסס על דפוס הריסוס ועל ומאפיינים נדרשים אחרים, מניבה באופן כללי תוצאות טובות. מאחר שנחיר הרסס מעוצב כך שיפעל בתנאי ריסוס שונים, ייתכן ויותר מנחיר אחד עשוי להתאים לדרישות יישום נתונות. משטחים יכולים להיות מרוססים בכל דפוס אפשרי. התוצאות צפויות למדי, בהתבסס בסוג דפוס הריסוס המפורט. במידה והמשטח קבוע, הנחיר המועדף הוא לרוב סוג מסוים של חרוט מלא, כיוון שדפוס הריסוס של נחיר כזה יכסה שטח גדול יותר מאשר סוגים אחרים של נחירי ריסוס. יישומים מרחביים, בהם המטרה העיקרית היא לא לרסס על משטח, ידרשו בדרך כלל מאפייני ריסוס מיוחדים. הצלחה ביישומים כאלה תלויה כמעט תמיד בגורמים כגון גודל הטיפות ומהירות הריסוס. התנדפות, דרגות קירור לגזים ומוצקים, ויעילות הניקיון הם דוגמאות למאפיינים של תהליך אשר עשויים להיות תלויים במידה רבה באיכות הריסוס.
כל תבנית ריסוס מתוארת מטה עם שימושים סופיים אופייניים:
נחיר בעל זרימה קבועה –  בעל עצמת פגיעה גבוהה ומשמש בעיקר לניקוי. למשל נחירי מכלי ניקוי (קבועים או מסתובבים).
חרוט חלול -  דפוס הריסוס הוא בצורת טבעת עגולה של נוזל. הדפוס מושג על ידי שימוש בפתח כניסה המשיק לתא מערבולת גלילי הפתוח בקצה אחד. לפתח היציאה העגול יש קוטר הקטן מזה של תא המערבולת.  הנוזל מסתובב, דבר הגורם לצורה מעוגלת. מרכז הטבעת הוא חלול. נחיריים בצורת חרוט חלול מתאים ליישומים בלחצים נמוכים או כאשר יש צורך במעבר חום מהיר. נחיריים אלה מאפיינים בנוסף במעברי זרימה גדולים, אשר מספקים עמידות גבוהה יחסית לסתימות. בנוסף, דפוס זה דואג לפיזור רסס עם גודל הטיפות הקטן ביותר. הטווח היחסי של גודל הטיפות נוטה להיות צר יותר מאשר בדגמים הידראוליים אחרים.
חרוט מלא – נחירי חרוט מלא מפיקים כיסוי ריסוס מלא של שטח בצורה מרובעת, עגולה או אליפטית. בדרך כלל הנוזל מסתחרר בתוך הנחיר ומתערבב עם נוזל לא מסתובב אשר עקף להב פנימית. לאחר מכן הנוזל יוצא דרך הפתח ויוצר דפוס בצורת חרוט. זווית הריסוס ופיזור הנוזל בחרוט תלויים בצורת הלהב ובמיקום היחסי שלה לפתח היציאה. עיצוב פתח היציאה והפרופורציות הגאומטריות היחסיות גם כן משפיעות על זווית הריסוס והפיזור. נחירי חרוט מלא יוצרים פיזור רסס אחיד של טיפות בגודל בינוני עד גדול הנוצרות עקב עיצוב הליבה שלהם, המאופיין במעברי זרימה רחבים. נחירי חרוט מלא נמצאים בשימוש הרב ביותר בתעשייה.
ריסוס שטוח – כפי שהשם מרמז, דפוס הריסוס נראה כדף שטוח של נוזל. התבנית נוצרת על ידי פתח עגול או אליפטי על משטח עקום הנמצא במיקום משיק לפתח היציאה. לפתח יש חריץ חיצוני בעל צורת "עין החתול". בעיצוב הפתח האליפטי, הדפוס מרוסס מהפתח בקו ישר עם הצינור. בעיצוב המוטה, התבנית מרוססת בניצב לצינור. קיימות 2 קטגוריות של רסס שטוח – מחודד ומאוזן, בהתאם לאחידות הרסס על תבנית הריסוס.
ריסוס רב-נוצתי (Multiple Plume)  – משתמשים בריסוס זה באופן שגרתי במזרקי דלק ברכבים. הנוצות הרבות משמשות בעיקר לספק את הערבוב האופטימלי של דלק ואויר כך שיופחת מספר המזהמים במצבי תפעול שונים. כמות הנוצות במזרקי הדלק יכולה לנוע בין 2 ל-8.

ספיקה

כל יצרני נחירי הרסס עורכים טבלאות ספיקה המבוססות על מים. מאחר שכוח המשיכה הסגולי של הנוזל משפיע על קצב הזרימה שלו, הערכים חייבים להיות מותאמים בעזרת הנוסחה מטה, כאשר Qw הוא ספיקה נפחית של מים ו-Spg הוא כוח המשיכה הסגולי של הנוזל. מתקבלת הספיקה הנפחית של הנוזל – Qf.
ספיקת הנחיר משתנה לפי לחץ הריסוס. באופן כללי, הקשרים בין הספיקה ללחץ מתוארים כך:    כאשר Q1 היא הספיקה הידועה בלחץ P1 ו-Q2 היא הספיקה שמחפשים בלחץ P2.

עצמת פגיעת הרסס במשטח

עצמת פגיעת הרסס על המשטח מבוטא כ: כוח חלקי משטח – N/(m^2). הערך תלוי בפיזור דפוס הריסוס ובזווית הריסוס. באופן כללי, נחירי זרימה קבועה או נחירי ריסוס צר ושטוח משמשים לאפליקציות בהן יש עצמת פגיעה גבוהה, כמו ניקוי למשל. עבור כל דפוסי הריסוס, עצמת הפגיעה פוחתת ככל שהמרחק מהנחיר עולה, ובכך גדל האזור המושפע.
השפעת הספריי - F_l תלוי בספיקה הנפחית Q והפרש הלחץ על-פי המשוואה מטה. סוג הנחיר והמרחק בינו לבין המשטח משפיעים על הקבוע C.

זווית הריסוס והכיסוי

זווית הריסוס משתנה כאשר אורך הריסוס גדל. כפי הנראה באיור מטה, זווית הריסוס נוטה לקרוס או להשתנות עם הגדלת המרחק מהמשטח. כיסוי הריסוס משתנה על-פי זווית הריסוס. הכיסוי התאורטי C של דפוסי ריסוס במרחקים שונים יכול להיות מחושב על-פי הנוסחה מטה עבור זוויות ריסוס של פחות מ-180 מעלות:    . ההנחה היא כי זווית הריסוס נשארת קבועה לכל אורך הריסוס. נוזלים בעלי צמיגות גבוהה ממים יוצרים זוויות ריסוס קטנות יותר, או זרימה קבועה, כתלות בספיקת הנחיר, לחץ הריסוס והצמיגות. נוזלים עם מתח פנים נמוך יותר ממים מייצרים זוויות ריסוס רחבות יותר מאשר הזוויות הידועות עבור מים. זוויות ריסוס נמדדות בדרך כלל בעזרת שיטות אופטיות שונות או בעזרת שיטות מכניות. זוויות ריסוס הן חשובות ביישומי ציפוי למניעת ריסוס יתר של החומרים אותם מצפים, במנועי בעירה למניעת הרטבה של קירות הצילינדר ובמטפי אש לספק כיסוי מתאים של הציוד עליו מגנים.

לקריאה נוספת

A.H. Lefebvre, Atomization and Sprays, 1989