Zerstäubungsprozesses

Der Zerstäubungsprozess beschreibt die Bildung feiner Tröpfchen aus einer Flüssigkeit durch Zufuhr von Energie, Druck oder Gas. Ziel ist es, Flüssigkeiten in eine feinstreuende Form zu bringen, damit sie verdampfen, gemischt oder auf Oberflächen aufgebracht werden können. Zerstäubung findet in vielen Industrien Anwendung, etwa bei Spraytrocknung, Beschichtung, Verbrennung und in der Pharmazie.

Zu den Zerstäubungsverfahren zählen mechanische, hydraulische, pneumatische und Ultraschall-Verfahren. Mechanische Zerstäuber nutzen rotierende Scheiben oder Disk-Separatoren, hydraulische Düsen erzeugen Bruch durch hohen Druck, pneumatische Düsen verwenden Gasströme, um Flüssigkeiten in Tröpfchen zu zerlegen, und Ultraschallzerstäubung arbeitet mit hochfrequenter Vibration. Die resultierende Tröpfchengröße hängt stark von Verfahren, Flüssigkeitseigenschaften und Betriebsparametern ab.

Typische Tröpfchengrößen reichen von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Hundert Mikrometern. Die mittlere Tröpfchengröße wird oft als Sauter-Mittlere Tröpfchengröße (SMD) angegeben. Feineres Spray verbessert Verdunstung und Vermischung, kann jedoch Verstopfungen, höhere Aerosolverluste und höhere Energieforderungen verursachen.

Anwendungen umfassen die Spraytrocknung von Lebensmitteln und Pharmazeutika, Beschichtungen (Lacke, Funktionsschichten), Kraftstoff- und Luftzersprühung in Verbrennungsmotoren und Turbinen, pharmazeutische Inhalationsprodukte, Landwirtschaftssprays sowie Materialverarbeitung.

Wichtige Einflussgrößen sind Eigenschaften der Flüssigkeit (Viskosität, Oberflächenspannung, Temperatur), Gasgeschwindigkeit, Durchflussrate, Düsentyp und Geometrie sowie Verdampfungs- oder Reaktionsrate. Die Düsenwahl und der Betriebspunkt bestimmen Tröpfchengrößenverteilung, Vernebelungsgrad, Tropfenqualität und Prozessenergiebedarf.

Typische Ausrüstung umfasst hydraulische Düsen, Luft- oder Twin-Fluid-Düsen, Ultraschall-Zerstäuber und Sprühsysteme (z. B. Sprühtrockner). Die Qualität der Zerstäubung wird durch Messung der Tröpfchengrößenverteilung, Tropfenform und Sprühleistung beurteilt, oft mittels Laser-Diffraction oder Bildanalyse.