Verfahren zur Dispersion von Flüssigkeiten in einem gasförmigen l\ Medium, insbesondere zur Bildung eines nebelartigen Sprays
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dispersion von Flüssigkeiten in ein gasförmiges Medium, insbesondere zur Bildung eines nebelartigen Sprays. Es kann zum Atomisieren von Flüssigkeiten zwecks Dispergierens derselben verwendet werden, derart, dass die Flüssigkeit fast augenblicklich im Gas, in das sie eingeleitet wird, absorbierbar ist.
Das Kennzeichen des Verfahrens besteht darin, dass folgendermassen verfahren wird: Verwenden einer glatten Fläche mit wenigstens einer Öffnung, Abfliessenlassen einer Flüssigkeit mit genügender kinetischer Energie auf die genannte Fläche, wobei die Flüssigkeit in Form eines Filmes über die genannte Öffnung fliesst, und Zuführen von Gas in die Öffnung unter leichtem Überdruck, wodurch der Film bis zum Zerreisspunkt gespannt wird und das Gas aus der Öffnung kleinste Teilchen der Flüssigkeit in das Gas fortträgt, und zwar in Gestalt eines Nebels mit dem Charakteristikum von natürlichem Nebel.
Das Verfahren nach der Erfindung bezweckt das Dispergieren von Flüssigkeiten in einem Gas, auf das Erzeugen eines Flüssibkeit-Sprühnebels mit Eigenschaften, die denjenigen von natürlichem Nebel nahekommen, auf das Hervorbringen einer nebelförmigen Dispersion von Flüssigkeit, zweckmässigerweise durch das gleichförmige Muster kleinster Teilchen der dispergierten Flüssigkeit, und auf eine Flüssigkeitsdispersion von breiter Anwendbarkeit, aber spezieller Nützlichkeit für Luftkonditionierung, Sprühtrocknung und Brennstoffzerstäubung.
Beim vorliegenden Verfahren wurden Versuche mit verschiedenen Flüssigkeiten und Flüssigkeits-Strömungsflächen angestellt. Es zeigte sich, dass jede beliebige Flüssigkeit veranlasst ^. werden kann, sich filmartig auszu- breiten beim Auftreffen auf eine Oberfläche mit grö sseren adhäsiven Eigenschaften relativ zur Flüssigkeit grösser als die kohäsive Festigkeit zwischen den Molekülen der Flüssigkeit selbst. So verbreitet sich z. B.
Wasser auf Glas. Die Flüssigkeit weist eine grössere Tendenz zum Ausbreiten über die Oberfläche auf, da die Adhäsion zwischen der Flüssigkeit und dem festen Körper sich relativ zur Eigenkohäsion der Flüssigkeit verstärkt. Unter diesen Umständen wird die Oberfläche als benetzbar bezeichnet, oder auch als hydrophil, wenn die benützte Flüssigkeit Wasser ist.
Ein anderer Weg, um dieses Phänomen von Oberflächenspannung auszudrücken, ist mittels des Winkels O zwischen der Flüssigkeit und dem Oberflächenkontakt.
Eine Oberfläche ist vollständig von einer Flüssigkeit benetzt, wenn dieser Winkel gleich null ist, wie im Falle von sauberem Glas und reinem Wasser. Dieser Kontaktwinkel wächst, wenn die Adhäsion zwischen der Flüssigkeit und dem Festkörper abnimmt. Ein Winkel von 1800 würde eine Adhäsion Null anzeigen.
Dies wird in der Praxis nie erreicht, aber Quecksilber auf Stahl gibt einen Kontaktwinkel von 1540, d. h. die Fläche wird vom Quecksilber nicht benetzt.
Im allgemeinen können feinere Nebelteilchen leichter erhalten werden bei Verwendung von Flüssigkeiten und Flächen, die kleine Kontaktwinkel hervorrufen. Es hat sich aber auch gezeigt, dass die gewünschte Flüssigkeitfilmdicke und die sich daraus ergebende Sprühnebelgüte für einen gegebenen Düsenauslaufdruck erhalten werden kann bei Verwendung von Materialien und Flüssigkeiten mit nichtnetzenden Eigenschaften, wie z. B. Teflon und Wasser. Bei Benützung von Materialien und Flüssigkeiten, die grosse Kontaktwinkel hervorrufen, kann die gewünschte Filmdicke und damit Sprühnebelgüte erhalten werden, indem der über die mit Öffnungen versehene Fläche laufende Film mit genügend kinetischer Energie bzw. Geschwindigkeit beschickt wird, um die normale Tendenz der Flüssigkeit, sich von der Oberfläche zurückzuziehen, zu unterbinden.
Fig. 1 der Zeichnung stellt einen Versuch dar zur graphischen Darstellung des vom gegenwärtigen Verfahren hervorgerufenen physikalischen Phänomens. Um die Sachlage zu vereinfachen, befasst sich die Beschreibung mit der Sättigung von Luft mit Wasser, d. h. mit der Steigerung der relativen Feuchtigkeit, obschon natürlich die nachstehenden Konzepte nicht in diesem Sinn eingeschränkt sind. In dieser Hinsicht bezieht sich die Beschreibung auch auf Glas, obschon eine grosse Vielfalt von anderen Materialien verwendet werden könnte; d. h. in Fig. 1 ist kein spezifisches Material bezeichnet.
Die in Fig. 1 gezeigte Oberfläche 1 kann zwecks Erhaltens von besten Erzeugnissen aus Glas sein, und zwar gekrümmt oder eben, wobei letzteres gezeichnet, ersteres aber vorzuziehen ist. Diese Fläche 1 weist nun ein sehr kleines Loch 2 von etwa 0,25 mm Durchmesser auf, das mit divergierenden, sich nach unten öffnenden Wänden 3 versehen ist. Die Divergenz der Wände 3 ist weiter nicht ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit des vorliegenden Verfahrens, wird aber vorgezogen, da es sich gezeigt hat, dass die Wirksamkeit des Verfahrens erhöht wird bei Verwendung eines Loches 2 mit solchen auseinanderstrebenden Wänden, im Gegensatz zu einem Loch mit gerade abfallenden bzw. parallelen Wänden. Ebenso kann das Loch 2 in Draufsicht oder im Grundriss kreisrund, oval oder in einer bevorzugten Form ein Langschlitz sein.
Weiter können beliebig viele Löcher 2 benützt werden, je nach der Menge der absorbierten und in einem gegebenen Gasstrom mit gegebenem Durchfluss zu dispergierenden Flüssigkeit.
Von einer Quelle (nicht dargestellt) fliesst nun eine zu dispergierende Flüssigkeit, in diesem Falle Wasser, auf die Fläche 1 und es wird dieser genügend kinetische Energie erteilt, dass sie in einem Film über die Fläche 1 abfliesst. Wegen der adhäsiven Eigenschaften des Wassers gegenüber Glas lässt sich sagen, dass der Wasserfilm über die ganze Fläche 1 unter Spannung ist. Be wogt sich nun der Film vorwärts, so folgt er der Nei eung der Fläche 1 über das Loch 2 hinaus.
Zufolge der Schwerkraft wird dieser Film abfluss beschleunigt, so dass im Film eine weitere Spannung induziert wird bei dessen Ablauf über die Fläche 1, und zwar wegen des Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen dem Auf schlagpunkt A der Flüssigkeit auf der Fläche 1 und einem Punkt B, wo die Beschleunigung zufolge Schwerkraft sich ausgewirkt hat. Liegt dann die Öffnung 2, wie gezeigt, zwischen diesen beiden Punkten, d. h. innerhalb des Abstandes d, so zeigte es sich, dass der Film dahin induziert wird, ganz über die Öffnung zu fliessen, obschon er bis auf eine extreme Dünne hochgespannt ist. Dieses Phänomen kann verglichen werden mit einer dünnen, über eine perforierte Fläche gespannten Membrane. Die Spannung in der Membrane zieht diese also einfach über ein kleines Loch, als ob letzteres nicht vorhanden wäre.
Beim vorliegenden Verfahren der Flüssigkeitsdispersion wird ein Gas aus einer Quelle zum Austritt durch die Öffnung 2 veranlasst. Es ist relativ einfach, den Durchfluss dieses Gases, nämlich Luft, von einer Pumpe P durch die Öffnung so herbeizuführen, dass die Luft aus der Öffnung unter einem Druck ausströmt, der etwas über dem Umluftdruck liegt, d. h. unter einem Druck etwas über dem Druck des Gases gegen die Filmoberfläche. Dieser Abfluss spannt den Film bis auf den Zerreisspunkt, so dass kleinste Wasserteilchen aufwärts in das Umgebungsgas dispergiert werden. Dieses Phänomen kann beobachtet werden, aber der genaue Grund für dessen Auftreten ist noch nicht klar erkannt worden.
Es ist aber eine Tatsache, dass der Film unverletzt über der Öffnung erscheint, obschon man vermuten kann, dass, wenn er einmal reisst, der Sog des austretenden Gases die Filmränder gegen den Kern des aus der Öffnung 2 strömenden Gases zieht. Dies ergibt eine kontinuierliche Flüssigkeitsdispersion, solange der Flüs sigkeitsfilm über die Fläche 1 abläuft und auf das ausströmende Gas trifft. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit selbst und die Trägheitskraft des über die Fläche 1 laufenden Flüssigkeitsfilmes wirken dem Zug oder Sog des austretenden Gases entgegen und sind bestrebt, den Film auf extreme Dünne zu spannen.
Die Trägheitskraft ist einzigartig für das vorliegende Verfahren und wird hervorgerufen durch die Tatsache, dass mehr Flüssigkeit an die Fläche 1 abgegeben wird als tatsächlich von dem aus der Öffnung 2 ausströmenden Gas dispergiert wird. Die Zusammenwirkung dieser Kräfte dient dazu, die Flüssigkeit zum Zerstäuben vorzubereiten, indem sie die Flüssigkeit veranlassen, vor dem Auftreffen auf das ausströmende Gas einen hochgespannten dünnen Film zu bilden.
Die Wichtigkeit der Abgabe von mehr Flüssigkeit an die perforierte Fläche 1 als tatsächlich vom ausströmenden Gas dispergiert wird, geht aus dem Fall hervor, wo die an die Fläche 1 abgegebene Flüssigkeitsmenge gleich der vom ausströmenden Gas dispergierten Flüssigkeitsmenge ist. Unter diesen Bedingungen muss die Flüssigkeitszufuhr genau dosiert werden, um der vom ausströmenden Gas dispergierten Menge zu entsprechen. Daher weist die Flüssigkeitszufuhr nicht genügend kinetische Energie auf und wertet auch nicht genügend Abflussfläche aus, um vor dem Zeitpunkt der Dispersion einen wirklich dünnen Film zu bilden. Die Flüssigkeitszufuhr tritt daher mehr in der Form eines Bandes oder schmalen Stromes mit einem stumpfen oder abgerundeten Vorderrand in den Gasstrom ein.
Ferner trifft der Gasstrom alle Flüssigkeit auf der oberen Seite der Öffnung und nicht an anderen Punkten des Öffnungsumfanges. Der unter diesen Bedingungen erzeugte Sprühnebel ist stark polydispers und rauh. Zudem wird die verfügbare Energie des Gasstromes nicht gut ausgenützt und die Wirksamkeit des Systemes herabgesetzt, da die Flüssigkeitszufuhr nur an einer einzigen Stelle in den Gasstrom tritt.
Durch Überfluten der Fläche 1 mit einem Flüssigkeitsüberschuss, d. h. mehr als von dem aus der Öffnung 2 ausströmenden Gas dispergiert wird, werden diese Nachteile überwunden. Eine kritische Dosierung der Flüssigkeitszufuhr ist nicht erforderlich, da die Dicke des Flüssigkeitsfilmes fast unabhängig von der Menge der Flüssigkeitszufuhr regulierbar ist. Die Gegenwart des dünnen, über die perforierte Fläche abfliessenden Flüssigkeitsfilmes gewährleistet, dass der Film von allen Teilen des Gasstromes angefressen wird, so dass ein hochwirksamer und nebelartiger Sprühregen erzeugt wird, der in höherem Grade monodispers ist als Sprühnebel, wie er von irgendeiner bekannten Vorrichtung erzeugt werden kann.
Beim vorliegenden Verfahren geht der Sprühnebel aus einer kleinen Diskontinuität im sonst kontinuierlichen Film hervor, an einem unmittelbar über der Auslassöffnung 2 gelegenen Punkt.
Wie schon erwähnt, kann die Fläche 1 vorteilhaft und vorzugsweise vom Auftreffpunkt A der Flüssigkeit bis zum Punkt B, und sogar noch über letzteren hinaus gekrümmt sein. Die abwärts gekrümmte Fläche bewirkt nämlich eine Beschleunigung der Flüssigkeit über der Strecke D, so dass der Flüssigkeitsfilm stärker gespannt wird als auf einer ebenen Fläche.
Wird somit die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsfilmes dem Umriss der perforierten Fläche angepasst, so kann der Film fact bis zum Zerreisspunkt gespannt werden, bevor er vom abblasenden Gas fein verteilt wird. Es ist also sehr wenig Energie erforderlich zum Dispergieren des Flüssigkeitsfilmes, was wiederum die Wirksamkeit des Verfahrens erhöht. Je besser also die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsfilmes und der Umriss der perforierten Fläche kombiniert werden zwecks Beitrages an das Spannen und Verdünnen des Filmes, desto kleiner werden die dispergierten Teilchen und die erforderliche Dispersionsenergie sein. Es hat sich gezeigt, dass diese beiden Parameter leicht einander angepasst werden können, um Flüssigkeitsfilme extremer Dünne und damit Sprühnebel von extremer Feinheit zu erhalten.
In den meisten Fällen kann die gewünschte Geschwindigkeit durch ein System mit Schwerkraftzuführung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, erhalten werden, so dass die Flüssigkeitszufuhr nicht unter Druck gesetzt werden muss. Was nun den Umriss der perforierten Fläche betrifft, so ist schon erwähnt worden, dass eine gekrümmte Fläche, wobei der Film über die konvexe Seite abfliesst, im allgemeinen einen dünneren Film liefert als eine ebene Fläche. Es gibt aber Anwendungen, wo die grösste Filmspannung mit einer ebenen Fläche erzielt werden kann.
Im allgemeinen ist jedoch die bevorzugte Flächenausbildung diejenige, in der wenigstens ein Teil der Fläche kugelig, und die Öffnung am höchsten Punkt des kugeligen Teiles angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung fliesst die Flüssigkeit in allen Richtungen von der Öffnung weg, ausgenommen dort, wo sie auf den kugeligen Flächenteil trifft. Die Flüssigkeit bildet also jetzt einen dünnen, hochgespannten Film und wird dabei wirksam instandgesetzt für seine Feinverteilung durch das Abblasgas. In jedem Fall wird der höchste Wirkungsgrad des gegenwärtigen Verfahrens (definiert als das Verhältnis zwischen dem totalen Oberflächenareal der erzeugten Tröpfchen und der zum Dispergieren erforderlichen Energir) erreicht, wenn die Abblasöffnung sich an dem Punkt befindet, wo der über die perforierte Fläche ablaufende Film am dünnsten ist.
Im allgemeinen befindet sich dieser Punkt in der Stabilisierungsregion des Filmes und ist für das Auge kaum als eine sich bewegende Flüssigkeit nachweisbar.
Versuche ergaben, dass das vorliegende Verfahren einen gleichmässigen und feinverteilten Wassernebel erzeugt, wobei nur 0,176kg Luft zum Zerstäuben von 1 kg Wasser erforderlich ist. Im allgemeinen reisst der Sprühnebel aus einem konventionellen Doppel-Zerstäuber ab bei einem Massenverhältnis, d. h. Luft zu Wasser, von weniger als 0,1. Der hohe, mit dem gegenwärtigen Verfahren verbundene Zerstäubungs-Wirkungsgrad, wird teilweise aus dem Grunde erhalten, weil der Sprühnebel einer direkten Tropfenbildung aus dem dünnen, über die perforierte Oberfläche ablaufenden Flüssigkeitsfilm nahekommt, während bei der konventionellen Doppel Zerstäubungsfolge die Flüssigkeit in Bänder zerrissen wird, bevor die Flüssigkeitströpfchen gebildet werden.
Die Entdeckung, dass eine solche wirksame Dispersion von Flüssigkeit erhalten werden kann, ergab die Entwicklung von mehreren Formen von diesbezüglichen Vorrichtungen. In der einfachsten Form ist eine solche Vorrichtung in Fig. 2 gezeigt, um die Anforderungen in bezug auf die Nützlichkeit des beanspruchten Verfahrens zu beweisen.
In Fig. 2 besteht die filmbildende Fläche aus einer rohrförmigen Kammer 5 aus einem für die Flüssigkeit geeigneten Material, mit einer Öffnung 7, welche etwas von der Vertikalen nach rechts versetzt ist. Die Rohrenden sind durch Kappen 9 abgeschlossen, so dass das Rohr eine geschlossene Überdruckkammer bildet.
Eine Gaspumpe P steht über ein Regulierventil V2 und eine Leitung 11 in Verbindung mit dem Rohrinnern, in welches Gas unter einem schwachen Überdruck eingeleitet wird. Für praktische Zwecke kann unterhalb des Rohres ein Flüssigkeitsbehälter 15 angebracht sein, der über das Rohr fliessende, nicht dispergierte Flüssigkeit auffängt. Die Flüssigkeit kann, falls gewünscht, wieder zurück in die Pumpe S in Umlauf gesetzt werden, wie dies durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.
Als Beispiel wurde eine Vorrichtung ähnlich derjenigen in Fig. 2 als Basis benützt für Versuche zum Bestimmen des Wirkungsgrades des nach dem vorliegenden Verfahren erzeugten Sprühnebels. Bei diesen Versuchen wurden verschiedene Nummern, Formen und Grössen der Öffnungen und verschiedene Gasdrücke in der Überdruckkammer verwendet. Immer wurde der Flüssigkeitsabfluss so reguliert, dass der Wasserabfluss aus der Leitung 13 über das Rohr ohne Kräuselung, Wellen oder andere Störungen bei der Öffnung folgte.
Mit anderen Worten: Der Wasserabfluss wurde so reguliert, dass er ganz stetig und glatt vorsich ging und auf der Strecke zwischen dem Ende der Leitung 13 bis zum Punkt C fast unmerklich war, hingegen vom letzteren Punkt an zufolge Schwerkrafteinwirkung etwas stärker war. Gleichzeitig wurde der Luftdurchfluss durch die Öffnung 7 auf verschiedene Drücke eingestellt, während der Wirkungsgrad der Versuchsvorrichtung gemessen wurde in totalen Litern von Wasser, die stündlich dispergiert wurden, - geteilt durch die für die Dispersion erforderliche Luftmenge. Die Flüssigkeitsmenge wurde gemessen durch Auffangen und Kondensieren des dispergierten Nebels, während die gebrauchte Luftmenge errechnet wurde aus dem Abblasdruck der Luft und deren Temperatur, den Umgebungsbedingungen und der Fläche des Auslassabflusses.
Obschon die besten Ergebnisse erhalten werden werden können, wenn der Flüssigkeitsfilm glatt und dünn ist, sollte hier doch hervorgehoben werden, dass das vorliegende Verfahren nicht übermässig empfindlich ist in bezug auf Filmdicke, Flüssigkeitsstörungen oder sogar im Gasabfluss. Beim Arbeiten mit den optimalen Filmbedingungen ergibt das vorliegende Verfahren einen gleichmässig und feinverteilten Sprühnebel bei Gasdrücken von nur 0,14-0,21 kg/cm1. Muss aus irgendeinem Grund - z. B. wegen der Viskosität der Flüssigkeit und/oder Unreinigkeiten und Fremdstoffen in der Flüssigkeit - mit einem dicken oder ungleichmässigen Flüssigkeitsfilm gearbeitet werden, so können diese Filmbedingungen kompensiert werden durch Erhöhen des Gasdruckes. So ist z.
B. der unter Gasdrücken von 0,7 kg/cm2 oder mehr erzeugte Sprühnebel relativ unempfindlich gegenüber Flüssigkeitsstörungen und/oder änderungen in der Dicke des Flüssigkeitsfilmes.
Die folgende Tabelle zeigt typische Versuchsergebnisse mit verschiedenen Grössen und Umrissen der Ausflussöffnungen und einem Auslassdruck von 0,56 kg/cm1.
Die Daten sind so tabelliert, dass jede Horizontalkolonne einen konstanten Luftabfluss aus der Ausflussöffnung darstellt, ungeachtet der Formgebung der letzteren. Prä- sentiert auf diese Art und Weise, zeigen diese Daten ohne weiteres die durch Ändern der Auslassöffnungsform von einer gerade-durchgehenden kreisrunden Öffnung in eine divergente kreisrunde Öffnung und in eine gerade-durchgehende Fchlitzförmige Öffnung erhaltenen Leistungserhöhungen. Aus den tabellierten Daten lässt sich nun postulieren, dass eine divergente, schlitzförmige Öffnung noch grössere Leistungen hervorbringen würde und somit wirkungsvoller wäre.
Luftabfluss Dem Luftabfluss aus der Druck in Nebelabgabe in Liter pro Tag aus Öffnung Öffnung entspr. Kreis- Öffnung gerade-durchgehende divergente kreisrunde gerade-durchgehende in 1/Min. durchmesser (mm) in kg/cm2 kreisrunde Öffnung Öffnung schlitzförmige Öffnung
0,67 0,25 0,56 8,3 10,6 11,7
3,0 0,5 0,56 30 41 50
7,0 0,75 0,56 57 78 102
12 1 0,56 86 119 168
18 1,25 0,56 115 162 253
28 1,5 0,56 145 217 340
Wie schon früher erwähnt, sind die in den Beispielen verwendeten Materialien Wasser und Glas nur beispielsweise anzusehen für die Feinverteilung einer Vielzahl von Flüssigkeiten in einer Vielzahl von Gasen.
So könnte z. B. bei der Brennstoffzerstäubung die Flüssigkeit Kerosin, die Fläche aus nichtrostendem Stahl und das Dispersionsgas Luft sein. Beim Bearbeiten von Metall, d. h. beim Walzen, könnte die Flüssigkeit Ö1, die Fläche aus Kupfer und das Dispersionsgas Heissluft sein.
Während allen Versuchen wurde die Gleichmässigkeit und Feinheit des Sprühnebels sorgfältig beobachtet.
Da zum Messen der Grösse der Flüssigkeitströpfchen keine Geräte zur Verfügung standen, wurde eine Prüfung von Auge ausgeführt. Zu diesem Zwecke wurde eine Dunkelfläche gegenüber dem Inspektionspunkt aufgestellt, wobei der Sprühnebel sich zwischen dem Beobachtungspunkt und dem dunklen Hintergrund befand, und es wurde ein Flutlicht hoher Leistung in das Nebelareal gerichtet. Es zeigte sich, dass die Flüssigkeitsdispersion einer nebelartigen Wolke von vollkommen gleichmässigem Aussehen und frei von grösseren Tropfen oder Tröpfchen glich.
Wurde eine kondensierende Fläche, d. h. ein flaches Metallstück, in die dispergierte Flüssigkeit eingesetzt und dann zur Beobachtung wieder herausgenommen, so war sie vollständig und gleichmässig mit Flüssigkeit bedeckt und glich vollkommen einem mit schwerem Tau bedeckten Autodach. Es lagen keine Anzeichen von irgenwelchen nicht-dispergierten Teilchen vor.
Das beschriebene Verfahren kann vielfache Verwendung finden, z. B. in der Luftbefeuchtung, Brennstoffzerstäubung, Überziehen von Metall, chemische oder Nahrungsmittelweiterverarbeitung und dergleichen, wo es ausschlaggebend ist, dass der Sprühnebel so weit drehend als möglich aus sehr kleinen, gleichmässigen
Flüssigkeitsteilchen besteht, frei von Tropfen bzw. Tröpfchen von ungleichmässiger Grösse, die eine unvollständige Dispersion der Flüssigkeit im Gas und im Falle von Überziehen von Metall eine ungleichmässige Ablagerung der dispergierten Flüssigkeit auf der behandelten oder dem Sprühnebel ausgesetzten Oberfläche hervorrufen würden.
Ein Sprühnebel oder eine Diffusion von Flüssigkeit in einem Gas, der für die Anwendung der Erfindung wünschenswerte Eigenschaften aufweist, ist z. B. derjenige von natürlichem Nebel, Wasser in Luft. Das erfindungsgemässe Verfahren erzeugt nun einen Sprühnebel oder eine Flüssigkeitsdispersion, der dem Charakteristikum von natürlichem Nebel näherkommt als bei irgendeinem anderen, bekanntgewordenen Verfahren.
Die Flüssigkeitsteilchen in einem natürlichen Nebel sind im wesentlichen von kugeliger Form und gleichmässiger Grösse. Diese Eigenschaften, wie auch die richtige Teilchengrösse sind in manchen Sprühnebelanwen dungen sehr wichtig. So bestimmen sie z. B. beim Sprühtrocknen gewisser Lebensmittel in grossem Ausmass die Grösse, Textur, Dichte und Geschmack des getrockneten Produktes. Beim Versprühen solcher Lebensmittel mit einer konventionellen Druck- oder Zweifluiddüse reisst die in dieser auftretende Turbulenz oft die Flüssignahrung auseinander zu einem polydispersen Sprühnebel von wahllos geformten Teilchen. Dies zerstört die kolloidalen Eigenschaften und den Geschmack des getrockneten Produktes. Beim vorliegenden Verfahren wird der ideale monodisperse Sprühnebel von kugeligen Teilchen nahezu erreicht.
Im Falle von sprühgetrockneten Lebensmitteln verhindert dies eine Pro düktendenaturalisation und ergibt ein Produkt von besserer Qualität und Geschmack.
Die Fähigkeit, einen den Eigenschaften des natürlichen Nebels nahekommenden Sprühnebel zu erzeugen, ist von unschätzbarem Wert, und zwar nicht nur beim Weiterverarbeiten von Lebensmitteln, sondern auch insbesondere in Fällen, wo eine Flüssigkeit in ein Gas absorbiert werden soll.
Da die Absorptionsgeschwindigkeit eine Funktion der freiliegenden Oberfläche der Flüssigkeit in bezug auf ein gegebenes Gas ist, ist die Geschwindigkeit der Absorption von Flüssigkeit in Gas umso grösser je grösser die Oberfläche der exponierten Flüssigkeit. Aus diesem Grund wird die von einem Gas zu absorbierende Flüssigkeit gewöhnlich direkt in den Gasstrom zerstäubt, da dabei die Oberfläche der gegenüber dem Gas exponierten Flüssigkeit um ein Vielfaches gegen über der Fläche vergrössert wird, die exponiert würde, wenn das Gas einfach über einen Teich oder ein Fliessband der Flüssigkeit geleitet würde. Werden z. B. vier Liter Wasser pro Minute zerstäubt in einen Sprühregen mit einer durchschnittlichen Tropfengrösse von 50 Et, so wäre dies gleichwertig dem Erzeugen von 480 m" neuer Oberfläche pro Minute.
Da die exponierte Oberfläche in einem Sprühnebel eine Funktion der Teilchengrösse der zerstäubten Flüssigkeit ist, müssen An strengungen gemacht werden, um die Teilchengrösse zu verringern und so die exponierte Fläche zu vergrössern.
Es sollten also immer noch kleinere Teilchen erzeugt werden, die ganz gleichmässig im Gasabsorbenten verteilt sind. Nach Ansicht vieler Wissenschafter besteht der ideale Sprühnebel aus wirklich kugeligen, möglichst kleinen monodispergierten Flüssigkeitsteilchen.