振幅影響霧化之研究

Study on Vibration Amplitude Influential to Atomization

楊允睿(Yun-rei Yang)

指導教授 ： 丁鏞

中原大學/工學院/機械工程研究所/碩士(2016年)

https://doi.org/10.6840/cycu201600160

摘要

本論文主要為設計製作一中空圓柱型霧化器，藉由產生低頻率以及大振幅之機制來達到超音波霧化，並以滿足工業印刷之應用為目標。在壓電材料貼附於金屬管上，將整體結構前後兩端點固定，經選擇適當之振動模態可在金屬管之中央處產生最大振幅變形，而該處設計微小孔徑作為管內流體流出口而隨即霧化，可於該處產生液滴塗佈之效果。本文利用有限元素分析軟體ANSYS來進行模態分析，找出霧化器之共振模態、頻率響應，作為驅動源的設計參考依據。本研究亦架設一套霧化量測系統，包括微液滴影像觀測原理、中空圓柱型霧化管、夾固平台、影像處理四部分，利用高速攝影機所拍攝霧化影像搭配分析軟體ImageJ即可得到顆粒大小及粒徑分佈。從實驗結果發現粒徑符合工業印刷適合之粒徑20~60μm大約為89%，再者利用改變以及驅動電壓調整其振幅，以探討振幅對於整體霧化之影響，經實驗液體為水時發現，當頻率固定之情形下，振幅與平均粒徑之關係成正比。

關鍵字

振幅 ； 壓電振動子 ； 超音波霧化器

並列摘要

The motivation of this thesis is to design a hollow cylindrical atomizer, with low frequency and large amplitude to generate the mechanism to achieve ultrasonic atomization and meet the target of industrial printing applications. The piezoelectric material is attached to a steel tube, the entire structure is fixed at both two end points, by choosing the appropriate model can produce maximum deformation near the middle of the steel tube where a small hole is designed as a liquid outlet and atomization will occur at the surface around the hole.
Finite element method by using ANSYS is carried out to accomplish modal analysis and harmonic analysis of the atomizer. A set of atomization measurement system is built including high-speed camera and imaging processing by use of ImageJ software that can provide the information of particle size and distribution. From experiment, it is found nearly 89% of atomized particles sizes fits 20~60μm for the requirement of industrial printing application. Another focus of this study is to evaluate the influence of vibration amplitude to form atomization. Water is selected in experiment. It is found that the diameter of atomization particle is approximately proportional to the vibration amplitude.

並列關鍵字

Amplitude ； piezoelectric vibrator ； ultrasonic atomization

參考文獻

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