本文摘要
- 二流體噴嘴是一種廣泛應用於產業和製程中的噴嘴，它通過高速空氣將液體擊碎，使液體粒徑變小，提高液體噴射效率。
- 二流體噴嘴具有內部混合型和外部混合型兩種基本結構，內部混合型在噴嘴內部混合氣體和液體，而外部混合型在噴嘴外部混合，各有優點和適用場合。
- 二流體噴嘴可以製造不同的噴霧形狀，包括扇形、實心圓錐和空心圓錐等，適應不同的應用需求。
- 二流體噴嘴優點包括能夠產生較小的粒徑噴流，使用低壓氣體，以及提供均勻的噴霧分佈。
- 二流體噴嘴也有缺點，包括複雜的設計、需高壓氣體、易堵塞、高精度要求和較高的成本。應用領域包括 PCB 蝕刻、塗裝等，需要細粒度噴射的場合。
科技和工業的蓬勃發展為我們帶來了許多精密工藝和複雜應用，其中二流體噴嘴在其中發揮了關鍵作用。儘管這個主題對許多人來說陌生，但它卻影響著我們的生活和產業。本文將帶你深入了解二流體噴嘴，從基本原理到實際應用。LORRIC 將為你揭開二流體噴嘴的神秘面紗，幫助你理解它如何影響著我們的日常生活和工業製程。
什麼是二流體噴嘴
噴嘴二流體噴嘴即是透過高速空氣去擊碎液體，使液體粒徑變得更小，造成更小粒徑更高流速的液體噴出。
二流體噴嘴的特徵
- 有效使液體粒徑變得更小
- 可透過氣體壓力調整液體流量，因此可調整範圍大幅擴增
- 能產生高流速噴灑，衝擊力更高
二流體噴嘴的原理
二流體噴嘴的原理概述
二流體噴嘴的基礎原理即是透過高速空氣去擊碎液體，使液體粒徑變得更小，造成更小粒徑更高流速的液體噴出，除了擁有較好的清洗效果之外，需要噴灑藥液使產品表面產生反應的產品製程。二流體噴灑粒徑更小的特色，有利於提升藥液的反應效率。
舉例來說，在ＰＣＢ的蝕刻製程中，二流體噴出的藥液，粒徑小，接觸面較大，可使得藥液噴灑後的反應效率變得更快與充分使用。相對來說，若使用其他種類噴嘴，將藥液噴灑在同一表面上，因粒徑大，可能有部分藥液浮在其他藥液之上而無法接觸到噴灑表面，導致有部分藥液無法被反應。因此使用二流體噴嘴來噴灑藥液，可能只需其他種類噴嘴一半或是1/3的藥液噴灑量即可發揮同樣功效。
然而，值得關注的是，在氣體與液體充分混合下，若噴灑的液體含有化學物質，它將與空氣發生氧化反應，導致藥液自然衰退曲線變得更陡，加快衰退速度，縮短藥液的可用時間。因此，實際使用的藥液劑量可能比所需劑量更高，這是二流體噴嘴在藥液使用上需要特別考慮的現象。
另外，由於液體被擊碎後產生微小粒子，氣體流動會帶走這些相對更小的粒子，造成部分藥液隨廢氣流失，而導致消耗更多的藥液。由於藥液與氣體共同流失，廢氣中含有化學物質，需要進一步進行廢氣處理。
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二流體噴運作中氣體與液體的混合方式
內部混合型二流體噴嘴
內部混合型二流體噴嘴是一種能夠在噴嘴內部混合液體和氣體的噴嘴，區分為內氣型、外氣型。它具有優異的特點，可以產生非常細小的液體粒徑（平均粒徑在50µm以下），並且能夠控制液體粒徑的大小和分佈。這種噴嘴在化學、食品、製藥、印刷等領域中廣泛應用，特別適用於需要高精度和高效率的應用場景。
外部混合型二流體噴嘴
外部混合型二流體噴嘴是一種具有不阻塞特性的噴嘴，能夠在噴嘴外部混合液體和氣體。其中，噴槍是一種常見的應用產品，用於將塗料噴射到物體表面進行塗裝。噴槍的結構包括噴嘴、塗料盆和壓縮空氣機。當按下扳機時，塗料與壓縮空氣流混合，以細小的噴霧形式釋放出來。
內部混合/ 外部混合型二流體噴嘴的區隔
內部混合型和外部混合型二流體噴嘴是常見的噴嘴類型，主要區別在於氣體和液體的混合方式。內部混合型二流體噴嘴通常在噴嘴內部將氣體和液體混合後，從單一出口噴出。這種噴嘴操作簡單、易於控制，能夠實現較高的噴射精度和均勻性。然而，由於混合在噴嘴內部進行，需要特別注意堵塞和清潔問題，以維持良好的性能。
相對而言，外部混合二流體噴嘴將氣體和液體在噴嘴外部混合，然後通過不同的出口分別噴出。這種噴嘴能夠實現較高的流量和更大的噴射範圍，並且適用於使用較大顆粒進行塗層的情況。然而，由於混合在噴嘴外部進行，需要注意防止氣泡產生和確保噴射的均勻性。
選擇適合的二流體噴嘴類型應根據具體應用需求。內部混合型噴嘴適用於對精度和均勻性要求較高的場合，而外部混合型噴嘴則適用於需要大範圍和高流量的應用。在使用噴嘴時，定期清潔和維護至關重要，以確保其正常運行並延長使用壽命。
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二流體噴嘴的噴霧形狀
二流體噴嘴的噴霧形狀包括扇形、實心圓錐、與空心圓錐等噴型。一般而言，二流體噴嘴用於產生分佈均勻、霧化細緻的實心圓錐噴霧。然而，通過噴嘴結構的設計，也可以製作變體的扇形和空心圓錐形噴霧。
需要注意的是，二流體噴灑因噴霧粒徑小而受環境影響導致在一定距離下的噴灑下無法保持噴形。
如何區隔一流體與二流體噴嘴
一流體噴嘴和二流體噴嘴的主要差異在於內部結構。一流體噴嘴只有一個流道，而二流體噴嘴則有兩個分別為氣體和液體的流道。這種差異影響了兩者的功能和應用。由於雙流體噴嘴需要考慮氣密性和液體密封性的問題，通常採用多件式設計，這也使得二流體噴嘴的成本較高。
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二流體噴嘴的優點
- 可產生相較一流體較小的粒徑 (平均粒徑在50µm以下) 的噴流，並且能在低壓 (0.1~0.3MPa) 下使用
- 可以提供均勻的噴霧分佈
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二流體噴嘴的缺點
- 設計複雜
- 需要高壓氣體
- 容易堵塞
- 需要高精度加工
- 造價昂貴
- 因噴灑液體粒徑小，易導致氣化，易使環境空氣充滿藥液氣化後的粒子，若噴灑具腐蝕性藥液，空間而須做完善的隔離，也因為藥液氣化的關係，使得藥液有更多的消耗
二流體噴嘴的應用
二流體蝕刻
在PCB濕製程中，當需要對線寬線距小於25um的區塊進行蝕刻製程時，為了讓化學藥液能夠進入極為狹窄的縫隙中，常常使用二流體噴嘴。這種噴嘴利用高速空氣來擊碎液體，使液體粒徑變得更小，從而產生更小粒徑和更高流速的液體噴出效果。這種特性使得化學藥液能夠均勻地噴灑並產生所需的反應。因此，在特殊製程中，二流體噴嘴成為PCB產業選用的一種噴嘴。
二流體噴嘴廢氣處理
二流體噴嘴因其粒徑小的優勢，在廢氣處理應用中被廣泛使用，特別是對於處理PM2.5細微粒子非常有效。
二流體清洗
在清洗應用中，為了避免高壓設備的高昂成本，常常採用二流體噴嘴，其具備高流速噴灑的特點，無需高壓即可實現。例如，在印刷業中，二流體噴嘴被應用於網版清洗機上，用於清洗油墨。
二流體噴嘴的其他應用