Technologie d'atomisation désigne les processus qui transforment les liquides en vrac en minuscules gouttelettes ou en fines pulvérisations. Il est largement utilisé dans des applications telles que la combustion, le revêtement, le nettoyage, l'humidification, etc. Cet article fournit un guide détaillé des équipements d'atomisation, des principes de fonctionnement, des applications, des considérations de conception, de la sélection des fournisseurs, de l'installation, du fonctionnement, de l'entretien et des questions fréquemment posées.
Introduction à la technologie de l'atomisation
L'atomisation est le processus de fragmentation des liquides en vrac en fines gouttelettes par l'apport d'énergie. Elle transforme les liquides en flux continus ou sous pression en brouillards dispersés.
L'atomisation permet d'améliorer le contact entre le liquide et un gaz, un substrat ou un autre liquide non miscible. Elle facilite le transfert rapide de chaleur et de masse, les réactions chimiques et les changements d'état.
Les principaux avantages de la technologie d'atomisation sont les suivants
- Surface de contact plus élevée, ce qui accélère les réactions et les processus de transfert.
- Meilleur mélange et interaction entre les différentes phases
- Un traitement et des revêtements plus uniformes
- Amélioration de la combustion, de l'évaporation, de l'humidification ou du nettoyage
- Contrôle précis de la distribution de la taille des gouttelettes
L'atomisation est largement utilisée dans des applications telles que :
- Injection de carburant dans les moteurs
- Séchage par atomisation d'aliments, de produits chimiques et de produits pharmaceutiques
- Humidification et brumisation
- Peinture et revêtement
- Pulvérisation de produits chimiques agricoles
- Nébuliseurs médicaux
- Distributeurs de parfum
- Lutte contre les incendies
- Traitement des eaux usées
- Épuration des gaz de combustion
La technologie de base consiste à faire passer à grande vitesse un liquide sous pression à travers l'ouverture d'une buse. Cela apporte de l'énergie pour déstabiliser le flux de liquide et le diviser en gouttelettes.
Les différentes techniques d'atomisation transmettent l'énergie de différentes manières. Les principales méthodes sont les suivantes :
Types de techniques d'atomisation
| Méthode | Principe |
|---|---|
| Atomisation sous pression | Forçage d'un liquide à travers une buse sous haute pression |
| Atomisation rotative | Faire tourner un liquide à partir d'une coupe ou d'un disque tournant à grande vitesse |
| Pulvérisation pneumatique | Exposition d'un flux de liquide à un flux de gaz à grande vitesse |
| Atomisation par ultrasons | Utilisation d'ondes sonores à haute fréquence pour perturber un jet de liquide |
| Atomisation électrostatique | Application d'une charge électrostatique pour déstabiliser la surface d'un liquide |
La technique d'atomisation détermine la distribution de la taille des gouttelettes, le schéma de pulvérisation, la vitesse des gouttelettes et d'autres paramètres. Le choix dépend des besoins de l'application.
Examinons maintenant plus en détail quelques grands types d'équipements d'atomisation et leurs principes de fonctionnement.
Types d'atomiseurs
Les atomiseurs sont des dispositifs conçus pour décomposer les liquides en sprays ou en brouillards. Voici quelques types courants et leurs principales caractéristiques :
Atomiseurs à pression
| Type | Principe | Taille des gouttelettes | Débit | Pression | Modèle |
|---|---|---|---|---|---|
| Buse à orifice plat | Liquide forcé à travers un petit trou | 50-500 μm | Faible | 2-10 bar | Cône creux |
| Buse mono-fluide | Tourbillon induit avant l'orifice de sortie | 15-250 μm | Moyen | 5-30 bar | Plein cône |
| Buse bi-fluide | L'atomisation du gaz accélère le liquide | 5-150 μm | Moyenne-élevée | 1-10 bar | Plein cône |
| Buse déflectrice | Le liquide entre en contact avec la plaque déflectrice | 10-150 μm | Moyen | 5-20 bar | Pulvérisation large et plate |
| Buse de soufflage | L'air à grande vitesse fait voler en éclats la feuille de liquide | 50-400 μm | Moyenne-élevée | 1-5 bar | Ventilateur plat |
Les atomiseurs à pression, tels que les buses de pulvérisation et les buses à jet hélicoïdal à fluide unique, sont largement utilisés en raison de leur simplicité de construction et de leur capacité à couvrir de larges gammes de débit. Ils peuvent être conçus pour produire des pulvérisations avec différentes tailles de gouttes, différents modèles et différentes vitesses.
Atomiseurs rotatifs
| Type | Principe | Taille des gouttelettes | Débit | Vitesse | Modèle |
|---|---|---|---|---|---|
| Disque | Le liquide est acheminé vers le centre et s'écoule sur le bord | 10-75 μm | Faible-moyen | 8 000-35 000 tr/min | Circulaire |
| Coupe | Le liquide est versé dans le gobelet et se détache du bord. | 40-150 μm | Moyenne-élevée | 3 000-15 000 tr/min | En forme de beignet |
Les atomiseurs rotatifs sont constitués de composants en rotation, tels que des disques ou des coupelles, qui projettent le liquide par la force centrifuge. Ils permettent d'obtenir de fines gouttelettes adaptées à des applications telles que le revêtement par pulvérisation et le séchage. Les inconvénients sont les systèmes d'entraînement complexes nécessaires.
Atomiseurs pneumatiques
| Type | Principe | Taille des gouttelettes | Débit | Vitesse du gaz | Modèle |
|---|---|---|---|---|---|
| Mélange interne | Le gaz se mélange au liquide en interne | 10-100 μm | Faible-moyen | 100-250 m/s | Cône creux |
| Mélange externe | Le gaz souffle perpendiculairement au liquide | 50-400 μm | Moyenne-élevée | 75-100 m/s | Ventilateur plat |
| Buse sifflante | Un gaz à grande vitesse crée une faible pression | 25-75 μm | Faible | 100-350 m/s | Cône creux |
Les atomiseurs pneumatiques utilisent l'élan du gaz pour fragmenter le liquide en gouttelettes. Ils offrent des avantages tels qu'une faible pression de liquide nécessaire et la possibilité de gérer les viscosités. Mais ils nécessitent de grands volumes d'air ou de gaz comprimé.
Atomiseurs ultrasoniques
| Type | Principe | Taille des gouttelettes | Débit | Fréquence | Modèle |
|---|---|---|---|---|---|
| Surface vibrante | Liquide placé sur une plaque vibrante | 5-100 μm | Très faible | 20-200 kHz | Grande dispersion |
| Buse vibrante | Le liquide passe à travers la buse vibrante | 15-150 μm | Très faible | 20-120 kHz | Cône de pulvérisation |
Les atomiseurs à ultrasons utilisent des vibrations à haute fréquence pour déstabiliser le flux de liquide. Ils permettent d'obtenir des gouttelettes très fines, adaptées à la brumisation et à l'humidification. Mais leur capacité d'écoulement est limitée.
Atomiseurs avancés
D'autres méthodes d'atomisation avancées, telles que l'atomisation électrostatique, l'atomisation de gaz par ultrasons et l'atomisation effervescente, sont également utilisées pour des applications spécialisées.
Maintenant que nous avons vu les différents types d'atomiseurs, examinons les paramètres critiques de conception et de fonctionnement.
Paramètres de conception de l'atomiseur
Voici quelques paramètres clés à prendre en compte lors de la sélection et de la conception des atomiseurs :
Taille des gouttelettes
Un résultat clé de l'atomisation. Les fines gouttelettes de moins de 100 μm sont nécessaires pour des applications telles que l'enrobage. Les gouttelettes plus grosses conviennent à l'aspersion ou à l'humidification. Les tailles réalisables dépendent de la technologie.
Débit
Capacité de l'atomiseur allant de moins de 1 LPH à plus de 50 000 LPH. Adapter la taille de l'atomiseur aux besoins de l'application.
Modèle de pulvérisation
Cône creux, cône plein, éventail plat ou motifs circulaires. Sélectionner la forme du motif en fonction des besoins de couverture.
Vitesse des gouttelettes
Plage typique de 5 à 100 m/s en fonction de la pression et du type d'atomiseur. Des vitesses plus élevées améliorent le transfert de quantité de mouvement.
Propriétés des liquides
La viscosité, la tension superficielle et la température influent sur l'atomisation. Tenir compte des propriétés du liquide lors du choix de l'atomiseur.
Pression de fonctionnement
Les atomiseurs à pression nécessitent une pression de liquide élevée de 2 à 30 bars. Une pression plus faible est nécessaire pour les types pneumatiques.
Débit de gaz
Les atomiseurs pneumatiques nécessitent des débits de gaz élevés. Ces débits sont essentiels pour obtenir des gouttes de la taille souhaitée.
Vitesse de rotation
Vitesse d'essorage de 3 000 à 100 000 tours/minute pour les atomiseurs rotatifs. Une vitesse plus élevée donne des gouttes plus petites.
Consommation électrique
Facteur important. Les appareils à pression et les appareils rotatifs consomment beaucoup d'énergie.
Compatibilité des matériaux
Les matériaux des atomiseurs doivent être compatibles avec les propriétés chimiques des liquides.
Coût
Large gamme en fonction du type, de la taille et des matériaux. Équilibre entre les performances et les besoins budgétaires.
Tenez compte de tous les paramètres et sélectionnez l'atomiseur qui répondra de manière optimale aux exigences de l'application.
Applications de la technologie d'atomisation
Les atomiseurs sont utilisés dans une vaste gamme d'applications industrielles, commerciales et grand public. En voici quelques exemples majeurs :
Séchage par pulvérisation
Transforme les aliments liquides en poudre séchée en atomisant l'aliment dans l'air chaud. Utilisé pour les aliments, les produits chimiques et les produits pharmaceutiques.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la goutte | Modèle |
|---|---|---|---|
| Lait en poudre | Rotary | 40-150 μm | Circulaire |
| Café | Pression | 50-150 μm | Plein cône |
| Détergent | Rotary | 20-100 μm | Circulaire |
| Céramique | Ultrasons | 5-20 μm | Large dispersion |
Systèmes de combustion
Les atomiseurs pulvérisent le carburant dans les moteurs et les chaudières pour améliorer le mélange et la combustion.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la goutte | Modèle |
|---|---|---|---|
| Moteurs à combustion interne | Buse à trous multiples | 15-90 μm | Cône creux |
| Brûleurs industriels | Buse assistée par vapeur | 80-150 μm | Cône solide |
| Fours à mazout | Gobelet rotatif | 50-200 μm | Donut |
Revêtement et peinture
Les atomiseurs appliquent uniformément les peintures, les lubrifiants et les adhésifs sur les surfaces.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la goutte | Modèle |
|---|---|---|---|
| Peinture automobile | Cloche rotative | 40-90 μm | Circulaire |
| Revêtement de meubles | Pistolet de pulvérisation d'air | 80-250 μm | Ventilateur plat |
| Adhésifs | Ultrasons | 10-30 μm | Large dispersion |
| Lubrification des machines | Buse de mélange interne | 50-150 μm | Cône creux |
Humidification et refroidissement
Les atomiseurs à ultrasons et à pression génèrent une fine brume pour le contrôle de l'humidité et le rafraîchissement.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la goutte | Modèle |
|---|---|---|---|
| Serres | Disque en rotation | 50-100 μm | Circulaire |
| Centres de données | Plaque à ultrasons | 5-20 μm | Large dispersion |
| Usinage | Buse annulaire | 75-150 μm | Cône solide |
Pulvérisation agricole
Les buses hydrauliques pulvérisent des pesticides, des engrais et d'autres produits agrochimiques pour le soin des cultures.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la goutte | Modèle |
|---|---|---|---|
| Pulvérisation à la volée | Buse déflectrice | 80-250 μm | Ventilateur plat |
| Pulvérisation des cultures en rangs | Buse double | 150-400 μm | Cône creux |
| Pulvérisation des vergers | Chambre de turbulence | 100-250 μm | Cône creux |
Aération des eaux usées
Les diffuseurs à fines bulles atomisent l'air dans les eaux usées pour transférer l'oxygène pendant le traitement.
| Application | Atomiseur utilisé | Taille de la bulle | Modèle |
|---|---|---|---|
| Réservoir à boues activées | Turbine immergée | 1-5 mm | Dispersé |
| Fossé d'oxydation | Membrane poreuse | 0,5-2 mm | Large dispersion |
| Lagune aérée | Aérateur de surface mécanique | 3-8 mm | Au hasard |
Cela montre l'étendue remarquable des industries et des processus qui tirent parti de la technologie d'atomisation en raison de ses avantages.
Examinons maintenant les considérations techniques relatives à la sélection et à la conception des atomiseurs.
Lignes directrices pour la conception technique
Une conception correcte est essentielle pour obtenir des performances optimales de l'atomiseur en fonction de l'application. Voici quelques conseils :
Distribution de la taille des gouttelettes
Un critère essentiel. Sélectionnez la technologie de l'atomiseur en fonction de la taille des gouttes nécessaires. Utilisez des mesures telles que DV10, DV50, DV90.
Propriétés des liquides
Tenir compte de la viscosité, de la tension superficielle, de la corrosivité et de la température. Faire correspondre les matériaux et les conditions d'utilisation.
Débit Capacité
Dimensionner l'atomiseur pour obtenir le débit nécessaire. Ajouter une marge de sécurité de 20-30%.
Couverture de la pulvérisation
Choisir l'angle de pulvérisation, la forme et la hauteur pour obtenir la couverture requise. Tenir compte du chevauchement.
Pression nominale
L'atomiseur et la tuyauterie doivent résister aux pressions de liquide et de gaz nécessaires. Ajouter un facteur de sécurité.
Configuration du montage
L'agencement doit permettre de cibler correctement la pulvérisation, d'assurer le drainage et de faciliter l'accès pour l'entretien.
Contrôle opérationnel
Installer des instruments pour contrôler le débit, la pression, la vitesse de rotation et le débit de gaz dans la plage opérationnelle.
Filtration des liquides
Installer des filtres pour éliminer les particules susceptibles d'obstruer les petits orifices. Spécifier un indice de 10 à 25 microns.
Accès aux services
Permettre un accès sûr aux composants internes devant être inspectés ou remplacés.
Matériaux de construction
Choisir des matériaux résistants aux propriétés des liquides et aux conditions environnementales. Éviter la corrosion.
Le respect de ces directives permettra d'obtenir un système d'atomisation optimisé pour des performances et une fiabilité maximales.
Sélection des fournisseurs et coûts
De nombreux fabricants proposent des atomiseurs adaptés à différentes applications. Voici des conseils sur la sélection et le budget :
Principaux fabricants d'atomiseurs
| Entreprise | Localisation | Produits |
|---|---|---|
| Spraying Systems Co. | ÉTATS-UNIS | Gamme complète de buses |
| EXAIR | ÉTATS-UNIS | Buses d'air comprimé |
| Lechler | Allemagne | Buses à pression |
| Schlick | Allemagne | Pulvérisateurs rotatifs |
| Düsen-Schlick | Allemagne | Buses pneumatiques |
| Sono-Tek | ÉTATS-UNIS | Pulvérisateurs à ultrasons |
Estimation du coût des atomiseurs
| Type | Capacité | Matériaux | Fourchette de prix |
|---|---|---|---|
| Buse de pression | 1 - 20 GPH | Usage industriel | $50 – $500 |
| Buse pneumatique | 5 - 100 GPH | Usage industriel | $100 – $1,000 |
| Disque rotatif | 5 - 30 GPH | Standard | $2,000 – $5,000 |
| Ultrasons | 0,1 - 2 GPH | Standard | $1,000 – $3,000 |
- Les prix varient en fonction des matériaux, des dimensions et des spécifications.
- Budget 2-4X pour les conceptions spécifiques à des applications très élaborées
- Les principaux fournisseurs OEM offrent des performances et une assistance fiables
Conseils pour la sélection des fournisseurs d'atomiseurs
- Vérifier l'expertise et les antécédents dans votre domaine d'application
- Vérifier la gamme de modèles de buses et de capacités de débit disponibles
- Assurer la disponibilité des ventes et du support technique au niveau local
- Demander des échantillons pour tester les performances de l'atomiseur
- Examiner les garanties et les garanties de durée de vie
- Comparer les prix entre 3 et 5 fournisseurs pour établir un budget
- Privilégier la qualité au coût le plus bas pour éviter les problèmes de maintenance
Il s'agit d'un point de départ pour trouver et budgétiser des atomiseurs de qualité adaptés aux besoins de votre application.
Installation, fonctionnement et entretien
Une installation, une utilisation et un entretien corrects sont essentiels pour optimiser les performances, la longévité et la sécurité de l'atomiseur.
Lignes directrices pour l'installation
- Fixer solidement à l'aide du matériel recommandé par le fabricant
- Attention à la hauteur, à l'orientation et au ciblage de la pulvérisation
- Prévoir des dégagements suffisants pour la circulation de l'air et la dispersion du spray
- Raccorder les conduites de liquide et de gaz en toute sécurité en respectant les normes
- Installer la filtration, les vannes et l'instrumentation conformément à la conception
- Vérifier l'absence de fuites, de vibrations et de blocages avant la mise en service
Fonctionnement sûr
- Fonctionner dans les plages de pression, de température et de charge recommandées
- Utiliser des équipements de protection tels que des écrans faciaux en cas de proximité.
- Nettoyer les orifices obstrués à l'aide d'air comprimé ou d'une brosse douce uniquement
- Contrôler le débit, la perte de charge, la forme de la pulvérisation pour détecter les problèmes.
- Arrêter immédiatement l'appareil en cas de bruits anormaux ou de vibrations importantes.
Calendrier d'entretien
| Activité | Fréquence |
|---|---|
| Inspecter l'état extérieur | Hebdomadaire |
| Vérifier les supports, les connexions | Mensuel |
| Nettoyer les surfaces extérieures | Trimestriellement ou selon les besoins |
| Contrôler les filtres, les joints et les garnitures d'étanchéité | Trimestrielle ou par OEM |
| Inspecter les passages internes | Annuellement |
| Remplacer les composants usés | En cas de détérioration des performances ou selon l'OEM |
Stockage et manipulation
- Boucher les ouvertures lorsque la buse n'est pas utilisée
- Stocker dans un environnement propre et sec, à l'abri des vibrations
- Éviter les dommages physiques aux composants délicats
Une installation correcte combinée à de bonnes pratiques d'utilisation et d'entretien assurera un fonctionnement durable et sans problème de l'atomiseur.
FAQ
Voici les réponses aux questions les plus fréquemment posées sur le choix des atomiseurs et les problèmes de dépannage :
Quelles sont les raisons typiques d'une mauvaise atomisation ?
- Les orifices des buses sont bouchés ou usés en raison d'une filtration inadéquate.
- Viscosité du liquide trop élevée pour la conception de l'atomiseur
- Pression de service trop basse
- Vitesse trop faible de l'atomiseur rotatif
- Débit de gaz insuffisant pour les types pneumatiques
Comment corriger les modèles de pulvérisation non uniformes ?
- Nettoyer ou remplacer les orifices de la buse s'ils sont bouchés
- Ajuster les pressions du liquide et de l'air dans la plage recommandée
- Remplacer les composants usés de la buse
- Vérifier les alignements et les réglages selon le fabricant
Quelles sont les causes des problèmes de colmatage des buses ?
- Filtration insuffisante des liquides - installer des filtres plus fins
- Fonctionnement en dessous de la pression minimale - augmenter la pression
- Permettre au liquide atomisé de sécher et de se déposer sur les orifices
Comment réduire le bruit de fonctionnement de l'atomiseur ?
- S'assurer que les conditions de fonctionnement correspondent aux spécifications
- Vérifier l'absence de composants endommagés ou usés
- Isoler l'atomiseur à l'aide d'amortisseurs et de raccords flexibles
- Modifier l'environnement acoustique pour absorber le bruit
Quel entretien permet de maximiser la durée de vie de l'atomiseur ?
- Suivre régulièrement les procédures de nettoyage recommandées
- Remplacer les éléments filtrants lorsque la perte de charge augmente
- Utilisez des brosses douces et de l'air comprimé pour le nettoyage - évitez les objets durs.
- Lubrifier les roulements et les joints selon les procédures de l'équipementier.
- Inspecter régulièrement l'usure des pièces critiques telles que les disques et les coupelles.
Quand est-il nécessaire de reconstruire ou de remplacer l'atomiseur ?
- Si les orifices sont très usés et augmentent de taille
- Si les surfaces d'impaction du liquide sont endommagées, cela affecte la pulvérisation.
- Si les surfaces des disques/coupelles présentent des irrégularités ou des défauts visibles
- Si les joints ne sont pas étanches et que les roulements sont usés
- Si des pièces de rechange essentielles ne sont plus disponibles
Où puis-je trouver des fabricants et des fournisseurs d'atomiseurs ?
- Des entreprises de premier plan comme Spraying Systems, Schlick, Lechler, EXAIR, Sono-Tek
- Distributeurs de fournitures industrielles tels que Grainger, McMaster-Carr, WW Grainger
- Vendeurs en ligne sur des plateformes comme Alibaba, Made-in-China, globalsources.com
- Fournisseurs locaux de votre région spécialisés dans la technologie de pulvérisation
Conclusion
L'atomisation est un processus vital utilisé dans diverses applications industrielles pour transformer les liquides en sprays et en brouillards. Il est essentiel de sélectionner la technologie et la conception de l'atomiseur les mieux adaptées à vos besoins. Les atomiseurs à pression, rotatifs, pneumatiques et ultrasoniques présentent chacun des avantages et des inconvénients. Les applications vont du séchage par pulvérisation à la peinture en passant par la pulvérisation agricole.
