Исследование механизмов центробежного распыления на основе модельного эксперимента

Процесс диспергирования расплава на вращающейся чаше является распространенным методом получения металлических порошков. Изучение процесса диспергирования на реальных расплавах, в том числе методами визуализации, затруднено. Поэтому влияние таких факторов, как высота падения струи, величина потока жидкости, смачивание поверхности, наличие стенки у чаши, на процесс получения мелких капель предложено изучить с помощью модельной жидкости без кристаллизации, фиксируя процесс путем высокоскоростной съемки. Цель работы – определение наиболее благоприятных условий диспергирования, когда вся подаваемая жидкость превращается в капли без образования крупных капель, дополнительных струй, приводящих к вторичному распылению. В качестве модельной жидкости выбран раствор глицерина в воде с вязкостью, равной вязкости расплава олова. Процесс диспергирования снимался на высокоскоростную камеру с частотой съемки 1200 кадров/с. Установлено, что при увеличении потока расплава наблюдается изменение режима распыления. При росте давления увеличивается поток и кинетическое взаимодействие струи с поверхностью чаши, а следовательно, избыток жидкости, который распыляется преждевременно. При любом потоке подаваемой жидкости, если жидкость не попадает в центр, происходит вторичное распыление за счет разрушения пленки на гидравлическом скачке из-за неравномерной радиальной скорости на пике скачка. При изменении высоты подачи от 100 до 150 мм наблюдается вторичное распыление в виде капель в месте гидравлического скачка. Количество спиралей и вторичное распыление влияют на увеличение размера фракции частиц. В диапазоне высоты падения струи от 50 до 100 мм отмечается оптимальный процесс, при котором можно получить наименьшую фракцию. В эксперименте наблюдалась тенденция к улучшению процесса распыления при повышении чистоты обработки поверхности чаши. За счет стенок чаши увеличивается путь жидкости до выхода ее с чаши, разрушаются в пленку капли, летящие над поверхностью чаши, вследствие чего улучшается процесс диспергирования.