Zerstäubungssystem

Zerstäubungssysteme, auch als Atomisationssysteme bezeichnet, sind Anlagen oder Bauteile, die Flüssigkeiten in feine Tröpfchen oder Nebel verwandeln. Sie finden Anwendung in Bereichen wie Beschichtung, Kühlung, Trocknung, Landwirtschaft und Medizin. Durch das Zerstäuben steigt die Oberflächenkontaktfläche, Verdunstung und Reaktionsgeschwindigkeit können gesteigert werden, und eine kontrollierte Verteilung des Flüssigkeitsnebels wird ermöglicht.

Prinzipiell werden Zerstäubungssysteme nach dem Zerkleinerungsprinzip unterschieden: Druckzerstäubung, bei der flüssigkeit durch hohen Druck durch eine Düse gedrückt wird; luftunterstützte Zerstäubung, bei der komprimierte Luft die Flüssigkeit in Tröpfchen aufteilt; Luftstrahlsprühung; Rotationszerstäuber und Ultraschallzerstäubung. Diese Systeme unterscheiden sich in der Tröpfchengrößenverteilung, dem Energiebedarf und der Robustheit gegenüber Verschmutzungen.

Wichtige Kenngrößen sind die Tröpfchengrößenverteilung (zum Beispiel die SMD oder D32), die mittlere Tröpfchengröße, sowie Einflussfaktoren wie Flüssigkeitsviskosität, Oberflächenspannung, Temperatur, Fliessrate und Luft- bzw. Gasdruck. Kleinere Tröpfchen erhöhen Verdunstung und Transportgeschwindigkeit, können aber auch zu Drift und Gesundheits- oder Umweltbelastungen führen.

Anwendungen umfassen Beschichtung und Lackierung, Landwirtschaft (Pflanzenschutzmittel, Düngung), Spray-Drying in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, Raum- und Klimatisierung, Brandunterdrückung sowie medizinische Inhalation. Herausforderungen sind Düsenverstopfung, Materialverträglichkeit, Wartungsaufwand, Energieverbrauch sowie Risiken durch Aerosole. Die Auslegung eines Zerstäubungssystems erfordert eine sorgfältige Wahl von Düsen, Betriebparametern und geeigneter Mess- und Validierungsmethoden zur Bestimmung der Tröpfchengrößenverteilung.