alle 1 µm:n kokoisten nestepisaroiden mittaaminen
Repo, Juho (2009)
Repo, Juho
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2009
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200906304078
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-200906304078
Tiivistelmä
Insinöörityön aiheena oli mitata alle 1 µm:n nestepisaroiden kokoa. Tavoitteena oli kehittää pisarakokomittauksiin soveltuva mittausjärjestely. Mittausjärjestelyllä pyrittiin määrittämään spray-prosessilla tuotettavien nestepisaroiden kokojakaumaa eri pirskotusolosuhteissa.
Spray-prosessilla tuotettuja nestepisaroita ei voida mitata suoraan pirskottimen päästä lähtevästä nestesumusta, koska pisarat ovat liian pieniä. Tästä johtuen pisarakoko määritettiin välillisesti mittaamalla kuivahiukkasia. Nestepisaroiden irrotessa pirskottimesta niistä alkaa haihtua liuotinaine pois. Liuotinaineen haihduttua jäljelle jäänyt kuivahiukkanen mitattiin. Kuivahiukkasten mittaustietojen perusteella nestepisaroille määritettiin kokojakauma. Kuivahiukkasten koko mitattiin ELPI™ -mittalaitteella (Dekati, impaktori nro 2285).
Nestepisarat pirskotettiin metallisesta ilmastointikanavaputkesta valmistettuun sumutuskammioon, joka oli yhteydessä aerosolilaboratorion palokaasujen poistokanavaan. Aerosolihiukkasnäyte kerättiin ELPI:lle 1,2 metrin etäisyydeltä pirskottimesta. Näytteenkeräysputkena käytettiin noin metrin pituista kupariputkea, jonka sisähalkaisija oli 2 cm. Pirskotettavana nesteenä käytettiin isopropanolia, johon oli liuotettu 1,2 ja 6 tilavuus-‰ dioktyyli sebakaattia. Pirskotuskaasuina käytettiin typpeä ja heliumia.
Kokeissa mitattiin kahden erilaisen pirskottimen tuottamia pisarakokojakaumia. Mittaustuloksista ilmeni nesteen tilavuusvirtauksen ja konsentraation sekä pirskotuskaasun tilavuusvirtauksen ja käytetyn pirskotuskaasun vaikutus pisarakokojakaumaan. Pirskotettavan nesteen konsentraation lisäys kasvatti kuivahiukkaskokoa, mutta sillä ei ollut vaikutusta nestepisaroiden kokoon. Nesteen tilavuusvirtauksen lisäys 5:stä 10 ml:aan/min ei muuttanut pisarakokojakaumaa. Hiukkasten pinta-alan mukainen kokojakauma oli suurempi typellä pirskotettaessa verrattuna heliumpirskotukseen.
Mittausjärjestelyn avulla voidaan jatkossa määrittää pirskottimien tuottamia pisarakokojakaumia, ja mittausjärjestelystä on hyötyä pirskottimien kehitystyössä.
Spray-prosessilla tuotettuja nestepisaroita ei voida mitata suoraan pirskottimen päästä lähtevästä nestesumusta, koska pisarat ovat liian pieniä. Tästä johtuen pisarakoko määritettiin välillisesti mittaamalla kuivahiukkasia. Nestepisaroiden irrotessa pirskottimesta niistä alkaa haihtua liuotinaine pois. Liuotinaineen haihduttua jäljelle jäänyt kuivahiukkanen mitattiin. Kuivahiukkasten mittaustietojen perusteella nestepisaroille määritettiin kokojakauma. Kuivahiukkasten koko mitattiin ELPI™ -mittalaitteella (Dekati, impaktori nro 2285).
Nestepisarat pirskotettiin metallisesta ilmastointikanavaputkesta valmistettuun sumutuskammioon, joka oli yhteydessä aerosolilaboratorion palokaasujen poistokanavaan. Aerosolihiukkasnäyte kerättiin ELPI:lle 1,2 metrin etäisyydeltä pirskottimesta. Näytteenkeräysputkena käytettiin noin metrin pituista kupariputkea, jonka sisähalkaisija oli 2 cm. Pirskotettavana nesteenä käytettiin isopropanolia, johon oli liuotettu 1,2 ja 6 tilavuus-‰ dioktyyli sebakaattia. Pirskotuskaasuina käytettiin typpeä ja heliumia.
Kokeissa mitattiin kahden erilaisen pirskottimen tuottamia pisarakokojakaumia. Mittaustuloksista ilmeni nesteen tilavuusvirtauksen ja konsentraation sekä pirskotuskaasun tilavuusvirtauksen ja käytetyn pirskotuskaasun vaikutus pisarakokojakaumaan. Pirskotettavan nesteen konsentraation lisäys kasvatti kuivahiukkaskokoa, mutta sillä ei ollut vaikutusta nestepisaroiden kokoon. Nesteen tilavuusvirtauksen lisäys 5:stä 10 ml:aan/min ei muuttanut pisarakokojakaumaa. Hiukkasten pinta-alan mukainen kokojakauma oli suurempi typellä pirskotettaessa verrattuna heliumpirskotukseen.
Mittausjärjestelyn avulla voidaan jatkossa määrittää pirskottimien tuottamia pisarakokojakaumia, ja mittausjärjestelystä on hyötyä pirskottimien kehitystyössä.