頻率對超聲波噴涂顆粒大小的影響

超聲波噴頭是一種利用壓電換能器在噴頭頂端產(chǎn)生高頻振動，從而在液膜中形成毛細波的噴霧器。當毛細波的振幅達到臨界高度（由發(fā)生器提供的功率水平?jīng)Q定）時，它們變得過高而無法自我支撐，每個波尖都會掉落微小的液滴，從而實現(xiàn)霧化。

影響霧化液滴初始大小的主要因素是振動頻率、表面張力和液體粘度。通常，頻率在25–180 kHz之間，超出人類聽力范圍，頻率越高產(chǎn)品的液體霧化顆粒越細。

根據(jù)，中位液滴大小與頻率成反比，因此隨著頻率的增加，中位液滴大小減小。然而，液體的粘度和密度也會影響液滴大小。一般來說，粘度越高，液滴越大；密度越高，液滴越小。此外，噴嘴的設(shè)計、噴霧角度、液體流量和壓力等參數(shù)也會對霧化效果產(chǎn)生影響。

計算公式

液滴大小取決于頻率和化學性質(zhì)，根據(jù)控制數(shù)學方程式：其中，f 是振動表面的頻率，σ 是液體的表面張力，ρ 是液體的密度。 朗后來在實驗研究中證明了這一方程，并建立了以下經(jīng)驗方程。

注：以上霧化液滴的中位粒徑為標準大氣壓下以水為樣品的近似值，不同液體和大氣壓強會有差異。

中位粒徑

那么什么是中位粒徑，數(shù)字中位數(shù)直徑定義了液滴大小的 50% 點；也就是說，噴霧中一半的液滴的直徑大于這個值，另一半的液滴的直徑小于這個值。

液滴分布是通過將液滴群分成一組大小范圍（通道）并計算落在每個通道內(nèi)的液滴比例來獲得的。通道的寬度選擇為 4 微米。對于右邊顯示的 60 千赫噴頭分布，2% 的液滴落在覆蓋 10-14 微米范圍的通道內(nèi)，4.5% 的液滴落在 14-18 微米范圍的通道內(nèi)，依此類
推。

由于液滴直徑是在對數(shù)刻度上繪制的，通道的寬度隨著直徑的增加而顯得越來越窄。但是，每個通道的寬度都是 4 微米。峰值代表了分布的中位數(shù)液滴直徑。

超聲波霧化時，霧滴的大小是由噴頭的振動頻率、液體的表面張力和密度來決定的，其中頻率是決定因素，頻率越高，霧滴大小中位數(shù)直徑越小。

一般而言，超聲波噴頭產(chǎn)生的霧滴大小分布情況是遵循正態(tài)分布曲線的，下圖表顯示在不同頻率下以水為介質(zhì)的霧滴大小累計分布情況。有幾個參數(shù)可描述霧滴特定分布的平均及中位數(shù)，霧滴數(shù)目中位數(shù)直徑是指霧滴大小的50%點，也就是霧滴數(shù)目中有 一半的直徑大于這個值而另一半小于這個值。

霧滴數(shù)目平均直徑和體積平均直徑都是平均直徑，數(shù)目平均直徑是指把一個噴霧樣本中所有霧滴的直徑相加除以霧滴的數(shù)量，體積平均直徑是指把一個噴射樣本中所有霧粒的體積相加（體積與直徑的立方成正比），取其立方根，再除以霧滴的數(shù)量。