Erzeugung feinster Tropfen durch Verdüsung überhitzter Suspensionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karl-Ernst Wirth
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5195384

Unter Ausnutzung des laminaren und turbulenten Strahlzerfalls mit anschließendem aerodynamischen Zerteilen in Rotationszerstäubern sowie in Druck- und Zweistoffdüsen gelingt die Zerstäubung von Suspensionströpfchen bis hinab zu Tropfengrößen von ca. 25 µm. Neuere Anwendungen, wie z.B. das Beschichten von Oberflächen mit katalytisch aktiven Bereichen oder das Herstellen von dünnen Suspensionsfilmen, erfordern jedoch feinere Suspensionströpfchen. Bei diesen Anwendungen besteht die Zielvorgabe für die Zerstäubung darin, Tröpfchen herzustellen, die nur noch ein Feststoffpartikel enthalten bzw. deren Durchmesser nicht wesentlich größer als der größte Partikeldurchmesser ist. Im ersten Fall gelingt es z.B. Einzelpartikel zu applizieren während im letzten Fall dafür gesorgt wird, daß die maximale Partikelaggregation (Agglomerat) durch die Tropfengröße limitiert wird. Die Herstellung derart feiner Suspensionströpfchen erfordert die Nutzung zusätzlicher bzw. anderer Tropfenerzeugungsmechanismen als bislang üblich. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll der Einfluß der Überhitzung bei der Zerstäubung von Suspensionen auf das Tropfenspektrum untersucht werden. Untersuchungen an reinen Flüssigkeiten zeigen, daß bei Verwendung überhitzter Flüssigkeiten im Vergleich zu unterkühlten ein feineres Tropfenspektrum erzeugt werden kann. In Gegenwart von Verdampfungskeimen (Verunreinigungen) können Dampfblasen entstehen, die ab einer bestimmten Größe zerplatzen und dabei eine feinere Flüssigkeitsverteilung verursachen. Bei Suspensionen sollte wegen der vergleichweise großen Anzahl von Verdampfungskeimen ein noch feineres Tropfenspektrum zu erzielen sein. Bezüglich der Suspensionszerstäubung sollen im vorliegenden Projektantrag der Einfluß der Überhitzungstemperatur, der Partikel- und Fluideigenschaften (Partikelgröße, -form, Feststoffkonzentration, Oberflächenspannung, Viskosität) auf das Tropfenspektrum untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen