Process analysis and control of atomization and mixing zones in spray flames

喷涂火焰雾化区和混合区的过程分析与控制

基本信息

项目摘要

The synthesis of nanoparticles in spray flames results from the interplay of complex chemical and physical processes (multiphysics and chemical reaction: precursor and gas supply, atomization, spray formation, droplet evaporation, reaction chemistry, particle synthesis and formulation). These phenomena occur on substantially varying time and length scales. In order to optimize the existing technology and to develop new approaches for an efficient implementation and process control at the technical level, the individual processes and their interplay needs to be understood from a fundamental point of view. The proposed project aims at a detailed process analysis and control of the primary process steps (precursor chemistry, atomization, reaction, mixing, and entrainment) in order to reveal potentials for further process optimization. A main hypothesis of this project is that the mixing and reaction zones can be controlled and optimize by the targeted adjustment of gas flows, and by adding and recirculating quenching gases. Detailed studies of droplet-droplet and droplet-gas interactions can reveal group combustion phenomena and evaporation kinetics from spatially and temporary resolved measurements. The influence of precursor concentrations on temperature, as well as on droplet evaporation and particle nucleation provide deep insights into the droplet and particle histories. The close connections and control of atomization, droplet evaporation and reaction is a key step to tap the full potential of flame spray pyrolysis and to design proper process routes for the tailored synthesis of functional materials.
喷雾火焰中纳米颗粒的合成是由复杂化学和物理过程的相互作用(多物理和化学反应:前体和气体供应,雾化,喷雾形成,液滴蒸发,反应化学,颗粒合成和制剂)。这些现象发生在实质性变化的时间和长度尺度上。为了优化现有技术,并开发了在技术层面上有效实施和过程控制的新方法,从基本的角度来看,各个过程及其相互作用需要了解。拟议的项目旨在详细的过程分析和控制主要过程步骤(前体化学,雾化,反应,混合和夹带),以揭示进一步的过程优化的潜力。该项目的一个主要假设是,可以通过靶向的气流调整以及增加和循环淬灭气体来控制和优化混合区和反应区域。液滴 - 滴滴和液滴气相互作用的详细研究可以揭示从空间和临时分辨测量结果中的群燃烧现象和蒸发动力学。前体浓度对温度以及液滴蒸发和颗粒成核的影响提供了对液滴和颗粒历史的深刻见解。雾化,液滴蒸发和反应的紧密连接和控制是敲击火焰喷雾热解的全部潜力并设计适当的过程路线以量身定制的功能材料合成的关键步骤。

项目成果

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