O gerador de aerossóil vibratório é combinado com perturbações mecânicas periódicas através da injeção de líquido de alta pressão para obter uma ruptura uniforme das gotas e um controle preciso do tamanho das partículas. Seus princípios fundamentais podem ser divididos em três fases:

Injecção de alta pressão e formação de coluna de líquido: o líquido é transportado para a placa microporosa com fluxo constante (Q) através de uma bomba de injeção de precisão para formar uma coluna de líquido cilíndrica. O diâmetro do microporo é geralmente de 0,05-0,5 mm para garantir a estabilidade da coluna de líquido. Por exemplo, o projeto de microporosidade do modelo TSI3450 evita o deslocamento da coluna de líquido, estabelecendo a base para uma subsequente ruptura uniforme.

Distúrbios mecânicos periódicos: a cerâmica piezoelétrica fornece vibrações de alta frequência (100-1000Hz) que permitem que a coluna de líquido quebre em gotas uniformes a uma frequência específica. A frequência de vibração corresponde estritamente à taxa de geração de gotas, garantindo que cada ciclo de perturbação produza uma gota. Por exemplo, quando a frequência de vibração é de 500 Hz, 500 gotas por segundo são geradas com desvio padrão geométrico de distribuição de tamanho de partícula inferior a 1,01.

A evaporação do solvente e a formação de partículas monodispersas: durante o fluxo de ar, as gotas evaporam rapidamente os solventes voláteis (como etanol, água) para formar partículas de aerossóil monodispersas sólidas ou líquidas. O tamanho das partículas pode ser controlado com precisão ajustando o fluxo de líquido (Q), a concentração de solúvel (C) e a frequência de vibração (f). Por exemplo, quando Q = 0,1 cm³/s, C = 0,01, f = 500 Hz, o tamanho da partícula é calculado em cerca de 2,3 μm, com um erro real inferior a 2%.

Aplicações típicas:

Calibração do contador óptico de partículas: aerossóis de tamanho altamente uniforme (por exemplo, partículas padrão de 0,3 μm e 1 μm) são necessários.

Teste de eficiência do filtro: detecção do desempenho do filtro HEPA simulando poluentes de tamanho específico, como partículas DEHS de 0,5 μm.

Estudo de exposição humana: simulação de cenários de inalação de poluentes que geram tamanhos específicos de partículas, como 2,5 μm.

Geradores de aerossóis de condensação: regulação do tamanho das partículas para a deposição de fase gaseosa e a condensação

Os geradores de aerossóis de condensação geram aerossóis de tamanho de partícula estritamente controlado através do processo de gasificação-condensação, cujo processo técnico pode ser dividido em três fases:

Cristalização: Use um gerador de pulverização (como um boço Laskin) para pulverizar líquidos (como DEHS, DOP) em pequenas gotas de líquido como núcleo de condensação. Por exemplo, o gerador ZR-1300A usa uma combinação de 4 a 10 boços Laskin para gerar núcleos em concentrações de até 106/cm³, fornecendo um núcleo uniforme para a condensação posterior.

Deposição em fase gaseosa: o núcleo entra em um evaporador carregado com substâncias aerossóis, como óleo de parafina, cheio de substâncias gaseosas ao redor. As moléculas gasosas são absorvidas e depositadas na superfície do núcleo, formando partículas preliminares. Por exemplo, os geradores alemães da série TopasSLG realizam a regulação inicial do tamanho das partículas ajustando a temperatura do evaporador (por exemplo, 150 °C) para controlar a taxa de deposição de substâncias gaseosas.

Controle da condensação: após a mistura de gás entrar no dispositivo de condensação, a temperatura cai abruptamente (por exemplo, de 150 ° C para 20 ° C), a substância gasosa se adhere à condensação do núcleo para formar partículas sólidas ou líquidas. O tamanho das partículas pode ser controlado com precisão através da regulação da temperatura da condensação e do fluxo (3,5-4,5 L/min). Por exemplo, quando a temperatura de condensação é de 10 ° C, as partículas de 0,5 μmDEHS são geradas; Quando a temperatura aumenta para 30 ° C, o tamanho da partícula aumenta para 2 μm.

Principais vantagens:

Ampla gama de tamanhos de partículas: podem ser geradas partículas sólidas ou líquidas de 0,1-8 μm (por exemplo, cera dura de palma brasileira, ácido estérico).

Concentração controlável: a concentração de geração de partículas é superior a 106/cm³, com desvio padrão geométrico inferior a 1,25.

Estabilidade morfológica: saída de partículas esféricas e eletronicamente neutras para experimentos de marcação fluorescente ou radioativa.

Aplicações típicas:

Geração experimental de partículas em túneis de vento: simulação do comportamento dos aerossóis atmosféricos (por exemplo, estudos de difusão de partículas de fog).

Calibração do velocímetro Doppler a laser: é necessária uma alta concentração de partículas uniformes (por exemplo, partículas de poliestireno de 1 μm).

Análise do desempenho do detector de gás de fumaça: Detecta a resposta do detector a um tamanho específico de partícula, como 2,5 μm.

Comparação técnica e sugestões de seleção

Precisão de controle de tamanho de partículas:

Tipo de furo vibratório: erro de cálculo do tamanho das partículas inferior a 2% e desvio padrão geométrico < 1,01, adequado para cenários que exigem um controle rigoroso do tamanho das partículas (por exemplo, calibração de instrumentos).

Condensação: uma gama mais ampla de tamanhos de partículas (0,1-8 μm), mas com desvios padrão geométricos de 1,10-1,25, é adequado para experimentos que exigem uma distribuição ligeiramente mais ampla do tamanho de partículas (por exemplo, simulações de túneis eólicos).

Complexidade operacional:

Tipo de orifício de vibração: a frequência de vibração e o fluxo de líquido precisam ser ajustados com precisão, exigindo altos requisitos técnicos para o operador.

Condensação: o tamanho das partículas é controlado através da regulação da temperatura e do fluxo da condensação para uma operação mais intuitiva.

Aplicação de coincidência de cenário:

Para gerar partículas de nanoescala menores de 1 μm, a condensação é a opção (o tamanho mínimo de partícula do orificio vibratório é geralmente de 0,8 μm).

Para aerossóis de alta concentração (> 106 / cm³), o desempenho da condensação é melhor; Se o tamanho das partículas é absolutamente uniforme (desvio padrão geométrico < 1,05), o tipo de orificio vibratório é mais adequado.