Máy phát khí dung lỗ rung kết hợp với nhiễu loạn cơ học định kỳ bằng cách phun chất lỏng áp suất cao để đạt được sự phá vỡ đồng đều của giọt và kiểm soát chính xác kích thước hạt. Các nguyên tắc cốt lõi của nó có thể được chia thành ba giai đoạn:

Phun áp suất cao được hình thành với cột chất lỏng: chất lỏng được vận chuyển bằng bơm tiêm chính xác với tốc độ dòng chảy không đổi (Q) đến các tấm micropore, tạo thành một cột chất lỏng hình trụ. Đường kính micropore thường là 0,05-0,5mm, đảm bảo sự ổn định của cột chất lỏng. Ví dụ, thiết kế tấm microporous của mô hình TSI3450 tránh sự dịch chuyển cột chất lỏng, đặt nền móng cho sự phá vỡ đồng đều tiếp theo.

Rối loạn cơ học định kỳ: gốm áp điện cung cấp rung động tần số cao (100-1000Hz) cho phép các cột vỡ thành các giọt đồng nhất ở các tần số cụ thể. Tần số rung động phù hợp chặt chẽ với tốc độ tạo giọt, đảm bảo rằng một giọt được tạo ra cho mỗi chu kỳ nhiễu loạn. Ví dụ, khi tần số rung là 500Hz, 500 giọt được tạo ra mỗi giây và độ lệch chuẩn hình học phân phối kích thước hạt nhỏ hơn 1,01.

Sự bay hơi dung môi được hình thành với các hạt phân tán đơn: các giọt nhỏ trong quá trình vận chuyển luồng không khí và các dung môi dễ bay hơi như ethanol, nước bốc hơi nhanh chóng để tạo thành các hạt sol khí phân tán đơn ở trạng thái rắn hoặc lỏng. Kích thước hạt có thể được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh lưu lượng chất lỏng (Q), nồng độ chất tan (C) và tần số rung (f). Ví dụ, khi Q=0,1cm³/s, C=0,01 và f=500Hz, kích thước hạt được tính toán với giá trị khoảng 2,3μm và sai số thực tế nhỏ hơn 2%.

Cảnh ứng dụng điển hình:

Hiệu chuẩn bộ đếm hạt quang: Cần có bình xịt có kích thước hạt đồng đều cao (ví dụ: hạt tiêu chuẩn 0,3 μm, 1 μm).

Kiểm tra hiệu quả lọc: Phát hiện hiệu suất lọc HEPA bằng cách mô phỏng các chất ô nhiễm kích thước hạt cụ thể như các hạt 0,5 μmDEHS.

Nghiên cứu phơi nhiễm ở người: Các chất ô nhiễm tạo ra kích thước hạt cụ thể, chẳng hạn như 2,5 μm, mô phỏng các kịch bản hít phải.

Condensate Aerosol Generator Quy định kích thước hạt của lắng đọng pha khí và ngưng tụ

Máy phát điện aerosol ngưng tụ tạo ra một aerosol có kích thước hạt được kiểm soát chặt chẽ thông qua quá trình khí hóa ngưng tụ, và quy trình kỹ thuật của nó có thể được chia thành ba giai đoạn:

Tạo hạt nhân tinh thể: Sử dụng máy phát phun như vòi phun Laskin để phun chất lỏng (như DEHS, DOP) thành các giọt nhỏ làm lõi ngưng tụ. Ví dụ, một máy phát ZR-1300A được kết hợp thông qua 4-10 vòi phun Laskin để tạo ra hạt nhân tinh thể ở nồng độ lên đến 10 ⁶/cm³, cung cấp một lõi đồng nhất để ngưng tụ tiếp theo.

Vapor Deposition: Các hạt nhân tinh thể đi vào một thiết bị bay hơi chứa các chất aerosol như dầu sáp đá, được bao quanh bởi các chất khí. Các phân tử khí hấp thụ và lắng đọng trên bề mặt hạt nhân tinh thể, tạo thành các hạt sơ bộ. Ví dụ, dòng máy phát TopasSLG của Đức đạt được quy định sơ bộ kích thước hạt bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của thiết bị bay hơi (chẳng hạn như 150 ℃), kiểm soát tốc độ lắng đọng chất khí.

Kiểm soát ngưng tụ: Sau khi khí hỗn hợp đi vào thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ giảm mạnh (chẳng hạn như từ 150 ℃ xuống 20 ℃), các chất khí phụ thuộc vào sự ngưng tụ hạt nhân tinh thể để tạo thành các hạt rắn hoặc lỏng. Kích thước hạt có thể được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ và lưu lượng (3,5-4,5L/phút). Ví dụ, khi nhiệt độ ngưng tụ là 10 ℃, các hạt 0,5 mDEHS được tạo ra; Khi nhiệt độ tăng lên 30 ℃, kích thước hạt tăng lên 2 μm.

Ưu điểm chính:

Phạm vi kích thước hạt rộng: có thể tạo ra các hạt rắn hoặc lỏng 0,1-8μm (ví dụ: sáp Palmetto Brazil cứng, axit stearic).

Nồng độ có thể kiểm soát: nồng độ tạo hạt vượt quá 10 ⁶/cm³ và độ lệch chuẩn hình học nhỏ hơn 1,25.

Ổn định hình thái: đầu ra hình cầu, hạt trung tính điện, thích hợp cho các thí nghiệm đánh dấu huỳnh quang hoặc phóng xạ.

Cảnh ứng dụng điển hình:

Tạo hạt thực nghiệm trong đường hầm gió: mô phỏng hành vi của aerosol khí quyển (ví dụ: nghiên cứu về sự khuếch tán hạt sương mù).

Hiệu chuẩn máy đo tốc độ Doppler laser: Cần có nồng độ cao của các hạt đồng nhất (ví dụ như các hạt polystyrene 1 μm).

Phân tích hiệu suất của máy dò khói: Phát hiện phản ứng của máy dò đối với kích thước hạt cụ thể, chẳng hạn như 2,5 μm.

So sánh kỹ thuật và tư vấn lựa chọn

Độ chính xác kiểm soát kích thước hạt:

Loại lỗ rung: lỗi tính toán kích thước hạt nhỏ hơn 2%, độ lệch chuẩn hình học<1,01, thích hợp cho các tình huống cần kiểm soát kích thước hạt nghiêm ngặt (chẳng hạn như hiệu chuẩn dụng cụ).

Loại ngưng tụ: Phạm vi kích thước hạt rộng hơn (0,1-8 μm), nhưng độ lệch chuẩn hình học là 1,10-1,25, thích hợp cho các thí nghiệm có yêu cầu rộng hơn một chút về phân bố kích thước hạt (chẳng hạn như mô phỏng đường hầm gió).

Độ phức tạp hoạt động:

Loại lỗ rung: cần điều chỉnh chính xác tần số rung và lưu lượng chất lỏng, yêu cầu kỹ thuật cao hơn cho người vận hành.

Loại ngưng tụ: Kích thước hạt có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ và lưu lượng, hoạt động trực quan hơn.

Áp dụng Scene Match:

Để tạo ra các hạt nano có kích thước hạt nhỏ hơn 1 μm, loại ngưng tụ là sự lựa chọn (kích thước hạt nhỏ nhất của loại lỗ rung thường là 0,8 μm).

Nếu cần nồng độ cao (>10⁶/cm³) aerosol, hiệu suất ngưng tụ tốt hơn; Nếu kích thước hạt hoàn toàn đồng đều (độ lệch chuẩn hình học<1,05), loại lỗ rung thích hợp hơn.