In the present work, atomization characteristics of shear-thinning liquid slurry discharging from fan spray nozzles were studied experimentally for spray painting applications. The effects of solid particle size and concentration on the properties (especially on the viscosity) of suspensions and mean drop size were examined by using model fluids.
In the range of low particle concentration (below 3 wt\%), the fluid viscosity is primarily determined by the particle size. On the other hand, in the range of high particle concentration (higher than 10 wt\%), the agglomeration phenomenon and the oil absorption capability of solid particles played major roles in determining the fluid viscosity.
In the high particle concentration range, which most of the paints belong to, the fluid became more viscous and the shear thinning behavior appeared more prominent as the particle concentration was increased. The mean drop size (SMD) of spray became larger with the higher particle concentration and the larger particle size. Also, in this range, SMD decreased more rapidly with the increase of the injection pressure. However, dependence of SMD on the nozzle orifice diameter turned out to be minor.
본 연구에서는 분무도장의 응용측면을 고려하여, 고형성분이 포함된 전단희석 유체가 선형분무노즐로 부터 분무되었을 때의 미립화 특성을 실험적으로 알아보았다. 이를 위하여 모델 유체를 구성하고, 모델유체 내의 고형성분의 크기 및 혼합비율이 혼합물의 물성(특히, 점도) 및 분무 이후 생성되는 액적들의 평균입경(SMD)에 미치는 영향에 대하여 알아보았다.
실험결과, 3 wt\% 이하의 상대적으로 낮은 고형성분 비율 영역에서는 고형성분의 크기가 혼합물의 점도를 결정하는 주요 인자임이 밝혀졌으며, 10wt\% 이상의 상대적으로 높은 고형성분 비율 영역에서는 고형성분들 간의 응집 및 흡유량이 점도에 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편, 대부분의 페인트들은 높은 고형성분 비율을 보이는데, 이러한 높은 고형성분 비율의 영역에서 혼합물의 점도는 고형성분 비율이 증가할수록 증가하고, 보다 뚜렷한 전단희석 유체의 거동을 보였다. 또한, 고형성분 비율이 증가할수록 분무 이후에 생성되는 액적들은 분사압력이 증가함에 따라 더 급격하게 감소하였고, 크기가 큰 고형성분이 더 큰 액적들을 생성시킴을 확인하였다. 그러나 매우 높은 고형성분 비율을 갖는 혼합물의 경우, 노즐직경에 의한 SMD의 변화는 미미하였다."
