Coanda-Umlenkung am Austritt von Hohlkegeldüsen

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Walzel
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194358508

Am Austritt von Hohlkegeldüsen kann der ringförmige Flüssigkeitsfilm mit einem Umlenkkörper zu größeren Sprühwinkeln hin abgelenkt werden. Der den Coandaeffekt nutzende Umlenkkörper besteht aus einer trompetenartigen Erweiterung und Verlängerung des Düsenkanals. Es wird eine stärkere Ausdünnung des Films bewirkt, der nun die Abströmkante als Lamelle mit einem größeren Öffnungswinkel verlässt, als dies bei einer nicht erweiterten Mündung am Düsenaustritt der Fall wäre. Größere Sprühwinkel und dünnere Lamellen führen bekanntermaßen zu kleineren Tropfen bei gleichem Vordruck und gleichem engsten Düsenquerschnitt an der Düse und damit zu einem verbesserten Zerstäubungswirkungsgrad. Allerdings ist auch die Abbremsung des Films wegen des längeren Wandkontakts zu beachten. Dieser Effekt kann insbesondere bei höherviskosen Flüssigkeiten bei zu großen Umlenkkörpern wiederum zu gröberen Tropfen führen. Die Lauflängen bzw. Radien der Umlenkkörper können wegen der bei niedrigviskosen Flüssigkeiten auftretenden Instabilität jedoch nicht beliebig klein ausgeführt werden. Die Instabilität führt dann zu einem vorzeitigen Ablösen und Aufreißen des Flüssigkeitsfilms quer zur Filmebene noch vor der Abströmkante. Es besteht somit die Aufgabe, die Form des Umlenkkörpers für die jeweilige Anwendung zu optimieren. Dazu sollen die Ablösegrenzen als Funktion des Dralls im engsten Querschnitt, der Stoffwerte und des Vordrucks bestimmt werden. Weitere wichtige Parameter, die bestimmt werden sollen, sind Sprühwinkel und Geschwindigkeit der Lamelle an der Abströmstelle.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen