本文摘要
- 二流体喷嘴是一种广泛应用于产业和制程中的喷嘴，它通过高速空气将液体击碎，使液体粒径变小，提高液体喷射效率。
- 二流体喷嘴具有内部混合型和外部混合型两种基本结构，内部混合型在喷嘴内部混合气体和液体，而外部混合型在喷嘴外部混合，各有优点和适用场合。
- 二流体喷嘴可以制造不同的喷雾形状，包括扇形、实心圆锥和空心圆锥等，适应不同的应用需求。
- 二流体喷嘴优点包括能够产生较小的粒径喷流，使用低压气体，以及提供均匀的喷雾分布。
- 二流体喷嘴也有缺点，包括复杂的设计、需高压气体、易堵塞、高精度要求和较高的成本。应用领域包括 PCB 蚀刻、涂装等，需要细粒度喷射的场合。
科技和工业的蓬勃发展为我们带来了许多精密工艺和复杂应用，其中二流体喷嘴在其中发挥了关键作用。尽管这个主题对许多人来说陌生，但它却影响着我们的生活和产业。本文将带你深入了解二流体喷嘴，从基本原理到实际应用。LORRIC 将为你揭开二流体喷嘴的神秘面纱，帮助你理解它如何影响着我们的日常生活和工业制程。
什么是二流体喷嘴
喷嘴二流体喷嘴即是透过高速空气去击碎液体，使液体粒径变得更小，造成更小粒径更高流速的液体喷出。
二流体喷嘴的特征
- 有效使液体粒径变得更小
- 可透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即是透过高速空气去击碎液体，使液体粒径变得更小，造成更小粒径更高流速的液体喷出，除了拥有较好的清洗效果之外，需要喷洒药液使产品表面产生反应的产品制程。二流体喷洒粒径更小的特色，有利于提升药液的反应效率。
举例来说，在ＰＣＢ的蚀刻制程中，二流体喷出的药液，粒径小，接触面较大，可使得药液喷洒后的反应效率变得更快与充分使用。相对来说，若使用其他种类喷嘴，将药液喷洒在同一表面上，因粒径大，可能有部分药液浮在其他药液之上而无法接触到喷洒表面，导致有部分药液无法被反应。因此使用二流体喷嘴来喷洒药液，可能只需其他种类喷嘴一半或是1/3的药液喷洒量即可发挥同样功效。
然而，值得关注的是，在气体与液体充分混合下，若喷洒的液体含有化学物质，它将与空气发生氧化反应，导致药液自然衰退曲线变得更陡，加快衰退速度，缩短药液的可用时间。因此，实际使用的药液剂量可能比所需剂量更高，这是二流体喷嘴在药液使用上需要特别考虑的现象。
另外，由于液体被击碎后产生微小粒子，气体流动会带走这些相对更小的粒子，造成部分药液随废气流失，而导致消耗更多的药液。由于药液与气体共同流失，废气中含有化学物质，需要进一步进行废气处理。
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、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是常见的喷嘴类型，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
二流体喷嘴的喷雾形状包括扇形、实心圆锥、与空心圆锥等喷型。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。