Trong công nghiệp và sản xuất, vòi phun hai chất lỏng nổi bật nhờ khả năng tạo sương mịn bằng khí tốc độ cao, giúp cải thiện hiệu suất phun đáng kể. Vòi có hai loại: trộn bên trong và trộn bên ngoài, đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ứng dụng khác nhau.
Vòi trộn bên trong tối ưu hỗn hợp khí-lỏng bên trong, trong khi vòi trộn bên ngoài kết hợp chúng bên ngoài, tạo ra các kiểu phun như hình quạt, hình nón đặc và hình nón rỗng.
Mặc dù có lợi thế trong việc tạo giọt mịn, vận hành áp suất thấp và phân phối đồng đều, nhưng vòi phun hai chất lỏng gặp thách thức về thiết kế phức tạp, yêu cầu khí áp suất cao, nguy cơ tắc nghẽn và chi phí cao.
1. Vòi phun hai chất lỏng là gì
Vòi phun hai chất lỏng hoạt động bằng cách sử dụng luồng không khí tốc độ cao để nghiền nát chất lỏng, giúp giảm kích thước hạt của chất lỏng. Quá trình này cho phép phun chất lỏng với kích thước hạt nhỏ hơn và lưu lượng lớn hơn.
2. Đặc điểm của vòi phun hai chất lỏng
- Tăng cường quá trình phun sương của chất lỏng bằng cách giảm kích thước hạt hiệu quả.
- Mở rộng phạm vi điều chỉnh lưu lượng chất lỏng bằng cách kiểm soát áp suất khí.
- Đạt được phun lưu lượng cao và tăng đáng kể lực tác động.
3. Nguyên lý của vòi phun hai chất lỏng
Vòi phun hai chất lỏng cách mạng hóa quy trình phun bằng cách biến chất lỏng thành các hạt mịn hơn nhờ luồng không khí tốc độ cao, giúp nâng cao hiệu quả làm sạch và phản ứng hóa học trên bề mặt. Ví dụ, trong quá trình khắc PCB, nó giúp tạo ra phản ứng hiệu quả hơn và phủ đều hơn với lượng hóa chất ít hơn so với vòi phun truyền thống.
Tuy nhiên, công nghệ này cũng có những điểm cần lưu ý. Sự pha trộn giữa khí và chất lỏng, đặc biệt với hóa chất, có thể gây ra nguy cơ oxy hóa, làm giảm hiệu quả của dung dịch nhanh hơn dự kiến. Hơn nữa, phun sương mịn có thể khiến một phần dung dịch thoát ra cùng khí thải, làm tăng lượng sử dụng và đòi hỏi xử lý khí thải để đảm bảo an toàn môi trường. Tóm lại, vòi phun hai chất lỏng mang lại hiệu quả và độ chính xác cao nhưng cần vận hành cẩn thận để quản lý các nhược điểm của nó.
[1][2][3][4][5][6][7]
4. Phương pháp trộn khí và chất lỏng trong vòi phun hai chất lỏng
( 1 ) Vòi phun hai chất lỏng trộn bên trong
Vòi phun hai chất lỏng trộn bên trong
Vòi phun hai chất lỏng trộn bên trong cho phép trộn chất lỏng và khí ngay trong vòi. Nó có khả năng tạo ra các hạt chất lỏng cực kỳ nhỏ (với kích thước trung bình dưới 50µm) và cho phép kiểm soát kích thước cũng như phân bố của các hạt chất lỏng. Loại vòi này thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hóa chất, thực phẩm, dược phẩm và in ấn, nơi yêu cầu độ chính xác và hiệu suất cao.
( 2 ) Vòi phun hai chất lỏng trộn bên ngoài
Vòi phun hai chất lỏng trộn bên ngoài
Vòi phun hai chất lỏng trộn bên ngoài là loại vòi có khả năng chống tắc nghẽn, cho phép trộn chất lỏng và khí bên ngoài vòi. Một ứng dụng phổ biến của loại này là súng phun sơn, một công cụ dùng để phun sơn lên bề mặt. Súng phun bao gồm một vòi phun, cốc chứa sơn, và máy nén khí. Khi bóp cò, sơn sẽ trộn với dòng khí nén và phun ra dưới dạng sương mịn.
( 3 ) Sự khác biệt giữa vòi phun hai chất lỏng trộn bên trong và trộn bên ngoài
Vòi phun hai chất lỏng trộn bên trong và trộn bên ngoài được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, và chúng khác nhau ở cách trộn khí và chất lỏng.
Vòi phun trộn bên trong trộn khí và chất lỏng ngay trong vòi và phun qua một đầu ra duy nhất. Loại vòi này dễ vận hành, dễ kiểm soát, và đạt độ chính xác, đồng đều cao trong phun sương. Tuy nhiên, vì quá trình trộn diễn ra bên trong, có nguy cơ tắc nghẽn và cần chú ý đến việc vệ sinh.
Vòi phun trộn bên ngoài trộn khí và chất lỏng ở bên ngoài vòi và phun qua các đầu ra riêng biệt. Loại này có khả năng cung cấp lưu lượng cao và bao phủ diện tích phun lớn hơn, phù hợp cho các ứng dụng cần phủ bề mặt với hạt lớn. Tuy nhiên, cần cẩn trọng để tránh bọt khí và đảm bảo tính đồng đều của phun.
Lựa chọn loại vòi phun phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Vòi trộn bên trong lý tưởng cho độ chính xác và đồng đều cao, trong khi vòi trộn bên ngoài phù hợp cho ứng dụng cần vùng phủ rộng và lưu lượng cao. Việc vệ sinh và bảo trì vòi phun thường xuyên là cần thiết để đảm bảo hiệu suất tối ưu và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
[8]
5. Hình dạng phun của vòi phun hai chất lỏng
Vòi phun hai chất lỏng cung cấp các hình dạng phun khác nhau, bao gồm dạng quạt, hình nón đặc và hình nón rỗng. Thông thường, các vòi này được thiết kế để tạo ra phun hình nón đặc với phân bố đồng đều và phun sương mịn. Tuy nhiên, với thiết kế cấu trúc vòi thích hợp, chúng cũng có thể tạo ra phun dạng quạt và hình nón rỗng.
Cần lưu ý rằng phun hai chất lỏng bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh, đặc biệt là do kích thước nhỏ của các hạt phun. Do đó, khi phun ở một số khoảng cách nhất định, hình dạng phun có thể không được duy trì. Các yếu tố như chuyển động không khí, độ ẩm và điều kiện môi trường khác có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo và sự phân tán của phun. Vì vậy, cần xem xét các yếu tố môi trường cụ thể khi sử dụng vòi phun hai chất lỏng và điều chỉnh các thông số phun phù hợp để đạt được hình dạng và độ bao phủ mong muốn.
6. Phân biệt vòi phun một chất lỏng và hai chất lỏng
Sự khác biệt chính giữa vòi phun một chất lỏng và vòi phun hai chất lỏng nằm ở cấu trúc bên trong của chúng. Vòi phun một chất lỏng chỉ có một lối dẫn duy nhất, trong khi vòi phun hai chất lỏng có hai lối dẫn riêng biệt cho khí và chất lỏng. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến chức năng và ứng dụng của chúng.
Do yêu cầu về việc kín khí và chất lỏng, vòi phun hai chất lỏng thường được thiết kế với nhiều thành phần, dẫn đến chi phí cao hơn so với vòi phun một chất lỏng.
[9]
7. Ưu điểm của vòi phun hai chất lỏng
- Có khả năng tạo ra phun sương mịn với kích thước hạt nhỏ hơn (kích thước trung bình dưới 50µm) so với vòi phun một chất lỏng và có thể hoạt động ở áp suất thấp (0.1~0.3MPa).
- Đảm bảo sự phân bố phun đồng đều và nhất quán.
[10]
8. Nhược điểm của vòi phun hai chất lỏng
- Thiết kế phức tạp
- Cần khí áp suất cao
- Dễ bị tắc nghẽn
- Đòi hỏi gia công chính xác
- Chi phí cao
- Do kích thước hạt nhỏ của chất lỏng phun, quá trình này dễ gây bốc hơi, khiến không khí xung quanh bão hòa với các hạt. Khi phun chất lỏng ăn mòn, cần cách ly hoàn toàn không gian và việc tiêu thụ chất lỏng tăng lên do quá trình bay hơi.
9. Ứng dụng của vòi phun hai chất lỏng
( 1 ) Khắc bằng hai chất lỏng
Quy trình sản xuất PCB
Trong sản xuất PCB ướt, để khắc các đường dẫn hẹp dưới 25μm, vòi phun hai chất lỏng được sử dụng để đưa dung dịch hóa chất vào các khe hẹp. Những vòi này sử dụng khí tốc độ cao để tạo ra các giọt nhỏ hơn với tốc độ dòng cao hơn, đảm bảo phun đồng đều và hiệu quả. Do đó, vòi phun hai chất lỏng được ưa chuộng cho các quy trình PCB cụ thể.
( 2 ) Tăng cường xử lý khí thải với vòi phun hai chất lỏng
Nhờ ưu điểm kích thước giọt nhỏ, vòi phun hai chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải, đặc biệt để giải quyết vấn đề các hạt PM2.5.
( 3 ) Ứng dụng làm sạch của vòi phun hai chất lỏng
Trong các ứng dụng làm sạch, việc sử dụng thiết bị áp suất cao có thể tốn kém. Để giải quyết vấn đề này, vòi phun hai chất lỏng thường được sử dụng vì khả năng đạt được tốc độ phun cao mà không cần áp suất lớn. Một ví dụ là việc sử dụng vòi phun hai chất lỏng trong ngành in ấn để làm sạch mực trong các máy làm sạch màn hình.
( 4 ) Các ứng dụng khác của vòi phun hai chất lỏng
Những vòi phun đa năng này được ứng dụng trong kiểm soát khói, phun sơn, làm ẩm, bôi trơn, làm mát/điều hòa khí, và tạo sương.
[11][12][13]