Tropfengrößen

Tropfengrößen bezeichnen die Größenverteilung von Tropfen in Flüssigkeitsnebeln, Sprays oder Aerosolen. Die Verteilung beeinflusst Verdunstung, Abdrift, Reflektion und Deposition der Tropfen in Membranen, Geweben oder Oberflächen. Aufgrund dieser Eigenschaften ist das Thema in Technik, Umwelt und Medizin relevant, etwa bei Inhalationstherapie, Landwirtschaft, Sprühbeschichtungen, Brandbekämpfung und Kühl- oder Sprayanwendungen.

Zur Beschreibung der Tropfengröße werden verschiedene Größenkennwerte verwendet. Der volumenbasierte Median-Durchmesser Dv,50, oft auch als VMD bezeichnet, gibt den Tropfendurchmesser an, bei dem das Volumen der Tropfen im System in der Hälfte liegt. Ein weiterer häufiger Kennwert ist der Sauter-Durchmesser D32, der das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen widerspiegelt. Tropfengegenverteilungen können mono- oder mehrmodale Formen haben, je nach Zerstäuber, Flüssigkeit und Betriebsbedingungen. Messmethoden umfassen Laser-Diffraktion, optische Tropfenmessung, Einzel-Tropfen-Mikroskopie und Kaskaden-Impaktoren, die Tropfen nach Größe trennen und analysieren.

Die Tropfengröße wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst, darunter Düsengeometrie, Betriebsspannung oder -druck, Eigenschaften der Flüssigkeit (Viskosität, Oberflächenspannung), Temperatur und Umgebungsbedingungen wie Luftfeuchtigkeit und Strömungsgeschwindigkeit. Typische Größenbereiche reichen von wenigen Mikrometern bis zu mehreren hundert Mikrometern; feine Nebel liegen häufig im Bereich von 1–100 μm, während größere Tropfen deutlich darüber auftreten können. Anwendungen müssen oft eine Balance zwischen Reichweite, Abdeckung und Verluste durch Drift oder Verdunstung finden.

Werdegang und Bedeutung: Die Tropfengröße beeinflusst Zweck, Effizienz und Sicherheit von Sprühsystemen. Herausforderungen umfassen Verdunstung während der Messung, polydisperse Verteilungen und Wechselwirkungen mit Oberflächen. Für Forschung und Praxis existieren etablierte Messverfahren und Standards, um Tropfengrößen zuverlässig zu charakterisieren und vergleichbar zu berichten.