从理论到实践：揭开二流体喷嘴的多样应用
从理论到实践：揭开二流体喷嘴的多样应用
二流体喷嘴是一种广泛应用于工业领域的精密喷射设备，通过高速空气将液体击碎，产生更小粒径和更高流速的液体喷雾。这种喷嘴在PCB蚀刻、废气处理等领域发挥着重要作用，其独特的结构设计和工作原理使其在众多应用场景中展现出显著优势。本文将为您详细介绍二流体喷嘴的工作原理、结构特征、喷雾形状、优缺点以及具体应用领域。
什么是二流体喷嘴
二流体喷嘴的工作原理是通过高速空气击碎液体，使液体粒径变小，从而产生更小粒径和更高流速的液体喷出。这种喷嘴在清洗、化学反应等需要精细喷雾的场景中具有显著优势。
二流体喷嘴的特征
- 有效使液体粒径变得更小
- 可通过气体压力调整液体流量，因此可调整范围大幅扩增
- 能产生高流速喷洒，冲击力更高
二流体喷嘴的原理
二流体喷嘴的原理概述
二流体喷嘴的基础原理是通过高速空气击碎液体，使液体粒径变小，产生更小粒径和更高流速的液体喷出。这种喷雾方式不仅清洗效果好，而且在需要药液反应的制程中，由于粒径小、接触面大，可以显著提升药液的反应效率。
以PCB蚀刻制程为例，二流体喷出的药液粒径小，接触面大，可以加快药液反应速度，提高反应效率。相比之下，使用其他种类喷嘴时，由于粒径大，可能有部分药液无法接触到喷洒表面，导致药液浪费。
然而，二流体喷嘴在使用药液时也存在一些需要注意的问题。在气体与液体充分混合的情况下，如果喷洒的液体含有化学物质，它将与空气发生氧化反应，导致药液自然衰退速度加快，缩短药液的可用时间。此外，由于液体被击碎后产生微小粒子，部分药液可能会随废气流失，需要进行废气处理。
二流体喷运作中气体与液体的混合方式
内部混合型二流体喷嘴
内部混合型二流体喷嘴是一种能够在喷嘴内部混合液体和气体的喷嘴，区分为内气型和外气型。它具有优异的特点，可以产生非常细小的液体粒径（平均粒径在50µm以下），并且能够控制液体粒径的大小和分布。这种喷嘴在化学、食品、制药、印刷等领域中广泛应用，特别适用于需要高精度和高效率的应用场景。
外部混合型二流体喷嘴
外部混合型二流体喷嘴是一种具有不阻塞特性的喷嘴，能够在喷嘴外部混合液体和气体。其中，喷枪是一种常见的应用产品，用于将涂料喷射到物体表面进行涂装。喷枪的结构包括喷嘴、涂料盆和压缩空气机。当按下扳机时，涂料与压缩空气流混合，以细小的喷雾形式释放出来。
内部混合/ 外部混合型二流体喷嘴的区隔
内部混合型和外部混合型二流体喷嘴的主要区别在于气体和液体的混合方式。内部混合型二流体喷嘴通常在喷嘴内部将气体和液体混合后，从单一出口喷出。这种喷嘴操作简单、易于控制，能够实现较高的喷射精度和均匀性。然而，由于混合在喷嘴内部进行，需要特别注意堵塞和清洁问题，以维持良好的性能。
相对而言，外部混合二流体喷嘴将气体和液体在喷嘴外部混合，然后通过不同的出口分别喷出。这种喷嘴能够实现较高的流量和更大的喷射范围，并且适用于使用较大颗粒进行涂层的情况。然而，由于混合在喷嘴外部进行，需要注意防止气泡产生和确保喷射的均匀性。
选择适合的二流体喷嘴类型应根据具体应用需求。内部混合型喷嘴适用于对精度和均匀性要求较高的场合，而外部混合型喷嘴则适用于需要大范围和高流量的应用。在使用喷嘴时，定期清洁和维护至关重要，以确保其正常运行并延长使用寿命。
二流体喷嘴的喷雾形状
二流体喷嘴可以产生多种喷雾形状，包括扇形、实心圆锥和空心圆锥等。一般而言，二流体喷嘴用于产生分布均匀、雾化细致的实心圆锥喷雾。然而，通过喷嘴结构的设计，也可以制作变体的扇形和空心圆锥形喷雾。
需要注意的是，二流体喷洒因喷雾粒径小而受环境影响导致在一定距离下的喷洒下无法保持喷形。
如何区隔一流体与二流体喷嘴
一流体喷嘴和二流体喷嘴的主要差异在于内部结构。一流体喷嘴只有一个流道，而二流体喷嘴则有两个分别为气体和液体的流道。这种差异影响了两者的功能和应用。由于双流体喷嘴需要考虑气密性和液体密封性的问题，通常采用多件式设计，这也使得二流体喷嘴的成本较高。
二流体喷嘴的优点
- 可产生相较一流体较小的粒径（平均粒径在50µm以下）的喷流，并且能在低压（0.1~0.3MPa）下使用
- 可以提供均匀的喷雾分布
二流体喷嘴的缺点
- 需要高压气体
- 设计复杂
- 容易堵塞
- 需要高精度加工
- 造价昂贵
- 因喷洒液体粒径小，易导致气化，易使环境空气充满药液气化后的粒子，若喷洒具腐蚀性药液，空间而须做完善的隔离，也因为药液气化的关系，使得药液有更多的消耗
二流体喷嘴的应用
二流体蚀刻
在PCB湿制程中，当需要对线宽线距小于25um的区块进行蚀刻制程时，为了让化学药液能够进入极为狭窄的缝隙中，常常使用二流体喷嘴。这种喷嘴利用高速空气来击碎液体，使液体粒径变得更小，从而产生更小粒径和更高流速的液体喷出效果。这种特性使得化学药液能够均匀地喷洒并产生所需的反应。因此，在特殊制程中，二流体喷嘴成为PCB产业选用的一种喷嘴。
二流体喷嘴废气处理
二流体喷嘴因其粒径小的优势，在废气处理应用中被广泛使用，特别是对于处理PM2.5细微粒子非常有效。
二流体喷嘴的其他应用
二流体喷嘴还有烟雾控制、涂料喷涂、加湿、润滑、气体冷却/调节、加湿和雾化等应用。