Monitorování viskozity přímo v potrubí pro atomizační aplikace » rheonics

16. června, 2025
Pedro Pacherrez
Potraviny, mléčné výrobky a nápoje, Chemical, Life Sciences a Medical

Monitorování viskozity přímo v potrubí pro atomizační aplikace

Atomizace je proces používaný k rozbití kapaliny na jemné kapičky, obvykle prováděný jejím protlačením tryskou, někdy za pomoci plynu o vysoké rychlosti nebo tlaku. Mezi známé příklady patří parfémové spreje, zahradní hadice a aerosolové deodoranty. Viskozita hraje klíčovou roli v atomizaci a přímo ovlivňuje velikost kapiček, tvar postřiku a průtok. Monitorování viskozity přímo v potrubí zajišťuje konzistentní výkon a zabraňuje nerovnoměrnému pokrytí, ucpávání nebo opotřebení zařízení.

Rheonics senzory pro aplikaci stříkáním a atomizací

Obsah

Úvod
Rheonics Inline viskozimetr SRV
Důležitost viskozity při atomizaci
Klíčové aplikace
Procesní podmínky a osvědčené postupy

Úvod

V průmyslovém prostředí hraje atomizace důležitou roli v aplikacích, kde velikost, distribuce a konzistence kapiček mohou ovlivnit kvalitu a výkon produktu. Mezi odvětví, která tento proces využívají, patří potravinářský a farmaceutický průmysl (sušení rozprašováním), automobilový průmysl a elektronika (nástřikové lakování), zemědělství (postřik pesticidy a hnojivy) a výroba (aplikace barev).

Obvykle se používá tradiční laboratorní odběr vzorků, ale ty poskytují občasné poznatky, které nejsou schopny zachytit změny v reálném čase. Na druhou stranu, měření přímo v provozu poskytují nepřetržitý a reálný přehled o procesu, což umožňuje rychlejší reakci.

Obrázek 2: Rheonics monitorování viskozity při sušení rozprašováním.

Rheonics Inline viskozimetr SRV

Rheonics Senzor SRV měří v reálném čase široký rozsah viskozity a teploty a je vhodný pro instalaci v nádržích pro monitorování míchacích procesů a v potrubích pro kontinuální měření proudící kapaliny. Je obzvláště vhodný pro vysokorychlostní míchací procesy a není ovlivněn přítomností bublin v kapalině ani vnějšími vibracemi.

Obrázek 3: Rheonics Senzorové sondy SRV s univerzálním provedením pro instalaci.

Tento senzor je kalibrován z výroby a po celou dobu své provozní životnosti nevyžaduje rekalibraci. Klienti však mohou v rámci kontroly kvality vyžadovat kalibraci nebo ověření přístrojů používaných v jejich odvětví. V případě potřeby lze provést volitelné úpravy nebo korekce ofsetu, aby odpovídaly specifickým referencím. Více informací naleznete na Kalibrace inline viskozimetru SRV v terénu a ve výrobě.

Rheonics Technologie senzorů je založena na vyváženém torzním rezonátoru (BTR). Tato patentovaná technologie má oproti konkurenci významnou výhodu, protože umožňuje, aby senzory byly kompaktní, lehké a neovlivněné vnějšími vibracemi.

SRV je k dispozici v konfiguracích kompatibilních s vysokotlakými aplikacemi, což ho činí ideálním pro předběžné stříkání, kde potrubí má malé průměry a pracuje při vysokém tlaku.

Rheonics nabízí specializované vysokotlaké průtokové cely a adaptéry. Například:

Obrázek 4: Rheonics Instalace a rozměry HPT-12G

Hygienická průtoková cela G1/2

Vlastnosti:

Závitové připojení G 1/2″
Maximální tlak: 500 barů (7250 psi).
Objem tekutiny: 9 ml.
Materiál: Nerezová ocel 316L.
Ideální pro malé potrubí (DN5 až DN25) nebo obtokové potrubí ve větších potrubích.
Hygienický design vhodný pro aplikace s čištěním na místě (CIP) vyžaduje O-ring těsnění.
Doporučuje se instalovat podle směru proudění (vyznačeného na povrchu), ale lze jej i obrátit.

Stránka s příslušenstvím HPT-12G

Obrázek 5: Rheonics Instalace a rozměry HPT-SRV.

Vysokotlaká průtoková cela

Vlastnosti:

Závitové připojení sondy senzoru 3/4″ NPT, vstupní/výstupní porty 9/16″-18 UNF.
Maximální tlak: 690 barů (10,000 psi).
Objem tekutiny: 4.3 ml.
Kompaktní konstrukce pro aplikace s vysokým tlakem a vysokou teplotou.
Navrženo pro optimální kontakt s kapalinou v potrubích s malým průměrem nebo obtokových potrubích.
Vyžaduje PTFE těsnění a specifické vstupní/výstupní adaptéry (nejsou součástí balení).

Stránka s příslušenstvím HPT-SRV

Obrázek 6: Instalace a rozměry IFC-34N-SRV.

Průtoková cela s 3/4” NPT závitem

Vlastnosti:

Připojení senzoru a potrubí 3/4″ – 14 NPT.
Maximální tlak: 200 barů (2900 psi).
Objem tekutiny: 60 ml.
Vhodné pro instalaci do potrubí nebo pro obtok na větších potrubích.
Zajišťuje stabilní profil proudění kolem snímacího prvku SRV.
Standardní instalace NPT, vyžadováno teflonové těsnění

Stránka s příslušenstvím IFC-34N-SRV

Toto příslušenství umožňuje spolehlivou instalaci a výkon v tlakových systémech. Další možnosti příslušenství naleznete na Rheonics Příslušenství SRV viskozimetr.

Důležitost viskozity při atomizaci

Atomizaci a to, jak snadno se proud kapaliny atomizuje po výstupu z otvoru, ovlivňuje řada faktorů. Mezi tyto faktory patří vlastnosti kapaliny, jako je povrchové napětí, viskozita a hustota.

Viskozita měří odpor kapaliny vůči proudění. S rostoucí viskozitou je obtížnější kapalinu čerpat, míchat nebo přepravovat. Měření viskozity se proto stává klíčovým aspektem celého procesu.

Inline monitorování viskozity před atomizéry umožňuje kontrolu tvorby kapiček v reálném čase a zajišťuje konzistentní:

Velikost kapkyVyšší viskozita obvykle vytváří větší velikosti kapiček. Například v nátěrech mají nesprávné velikosti kapiček za následek nerovný povrch, pomerančovou kůru nebo prohýbání. Při spalování ovlivňuje velikost kapiček účinnost paliva a emise.
Úhel a tvar postřikuZměny viskozity mohou ovlivnit úhel a tvar postřiku, což vede k nekonzistentnímu pokrytí. To je zásadní pro aplikace, jako je zemědělské postřikování nebo průmyslové nátěry.
Průtok a výkon tryskyZměny viskozity mohou ovlivnit průtok tryskou. Vysoce viskózní kapaliny mohou vyžadovat vyšší tlak a vést k ucpávání trysky, snižování účinnosti a dokonce i opotřebení zařízení.

Měření viskozity umožňuje úpravu podmínek atomizačních parametrů pro dosažení opakovatelných výsledků.

Klíčové aplikace

Zde jsou klíčové aplikace zahrnující atomizaci a proč je sledování viskozity nezbytné:

Sušení rozprašováním (potraviny, farmaceutický průmysl, chemikálie)

Viskozita přímo ovlivňuje tvorbu kapiček během sušení rozprašováním, což následně ovlivňuje kinetiku sušení, distribuci velikosti částic, objemovou hustotu, tekutost a rozpustnost výsledného prášku. Monitorování viskozity před tryskou zajišťuje konzistentní kvalitu prášku, zabraňuje ucpávání trysky a zvyšuje energetickou účinnost.

Obrázek 7: Systém sušení rozprašováním [2].

Aplikace nátěrů (automobilový průmysl, průmysl, funkční nátěry)

Viskozita nátěrové kapaliny určuje velikost kapiček, tvar stříkání, tloušťku filmu, vyrovnání a konečný vzhled povrchu, s vyloučením vad, jako je pomerančová kůra, stékání nebo prohýbání. Řízení viskozity přímo v nátěrové hmotě zajišťuje rovnoměrnou tloušťku, zlepšuje kvalitu povrchové úpravy, minimalizuje odpad a zabraňuje znečištění trysek.

Obrázek 8: Automobilový nátěr stříkáním [3].

Chemické zpracování a reakční sprej (SCR systémy, čištění plynů, polymerace)

V procesech, jako je čištění spalin, polymerace rozprašováním nebo katalytické dávkování, je atomizace klíčem k přenosu hmoty a účinnosti reakce. Změny viskozity mohou vést k narušení penetrace a rovnoměrnosti rozprašování. Neustálé monitorování pomáhá udržovat reakční výkon, předcházet ucpávání a zajistit rovnoměrnost produktu.

Atomizace paliva (spalovací motory, plynové turbíny, hořáky)

Viskozita paliva určuje kvalitu atomizace, která dále ovlivňuje odpařování, směs vzduchu a paliva, účinnost spalování a emise, jako jsou NOx (oxidy dusíku) a SO2 (oxid siřičitý). Měření přímo v palivu je nezbytné při manipulaci s různými směsmi paliv, jako jsou biopaliva nebo těžké oleje, aby se zabránilo koksování a zajistilo se stabilní spalování.

Zemědělské postřiky (pesticidy, herbicidy, hnojiva)

Distribuce velikosti kapiček postřiku v zemědělských aplikacích je do značné míry ovlivněna viskozitou kapaliny, potenciálem úletu, průnikem do porostu a biologickou aktivitou. Monitorování v reálném čase umožňuje přesnou aplikaci, snížení nežádoucích účinků a úpravu formulace nebo změnu teploty.

Zvlhčování a klimatizace (průmyslové, HVAC)

V systémech HVAC a průmyslových zvlhčovačích viskozita ovlivňuje velikost kapek a rychlost odpařování, což ovlivňuje regulaci vlhkosti, spotřebu energie a smáčení povrchu. Měření přímo v potrubí zajišťuje adekvátní regulaci vlhkosti.

Obrázek 12: Systém vytápění, větrání a klimatizace.

Povrchová úprava zdravotnických prostředků (stenty, katétry)

Lékařské povlaky vyžadují pro efektivní uvolňování léčiva a funkční odezvu velmi rovnoměrnou tloušťku. Viskozita patří mezi důležité parametry, které je třeba při nanášení stříkáním regulovat. Inline monitorování zajišťuje konzistenci, splňuje přísné validační standardy a snižuje selhání šarží.

Obrázek 13: Průmysl zdravotnických prostředků [7].

Aditivní výroba (tryskové nanášení pojiva, tryskové nanášení materiálu)

V technologiích 3D tisku, jako je tryskové nanášení pojiva, ovlivňuje viskozita tvar kapiček, přesnost a interakci se substrátem nebo práškovým ložem, což ovlivňuje rozlišení a mechanickou pevnost. Monitorování v reálném čase zlepšuje kvalitu dílů a snižuje poruchovost šarží.

Procesní podmínky a osvědčené postupy

Čistitelnost sondy

Rheonics Viskozimetr SRV se snadno instaluje do potrubí nebo nádrží. Zákazník by si měl nakonfigurovat procesní připojení a délku sondy podle požadavků každé aplikace. Délka sondy je přizpůsobitelná, což umožňuje správné ponoření snímacího prvku do kapaliny. Dobré ponoření je klíčem k měření přesných dat a minimalizaci usazenin v snímací oblasti, pokud k nim v důsledku složení kapaliny může dojít.

Omezení rychlosti proudění

Rheonics Senzory jsou obecně kompatibilní s rychlostmi proudění až do 10 m/s. Vzhledem k tomu, že v přívodních potrubích atomizéru mohou rychlosti proudění dosáhnout tak vysokých, že se zabraňuje usazování, doporučuje se instalovat sondu v kolenech rovnoběžně se směrem proudění, protože to může snížit mechanické působení. Rychlosti v tomto rozsahu však mohou stále způsobovat příliš velký šum v odečtech. Více informací viz Rheonics Senzory typu SR pro aplikace s vysokým průtokem a vysokou viskozitou.

Částice v tekutině

Rheonics Senzory dokáží zpracovat měkké částice o velikosti mikronů s minimálním dopadem na přesnost a jakýkoli přidaný šum signálu může být filtrován elektronikou. Rozprašovací kapaliny, které často obsahují větší částice (milimetrové velikosti nebo větší), však mohou způsobit nestabilitu odečtu a mechanické poškození senzoru. Proto je třeba zvážit předběžné stínění nebo instalaci mimo dosah těchto částic.