Estudio del comportamiento de impactadores inercialesespectrómetro de tobera variable e influencia de la geometría y del número de Reynolds

Resumen

Se ha estudiado el comportamiento de un espectrómetro de tamaño de particulas, basado en un impactador inercial de tobera variable, construido a partir de un diafragma de iris. Este impactador funciona fijando la distancia de la tobera al colector, L=4 mm, el caudal másico de gas, m¿, y la capacidad volumétrica de bombeo, Q, permitiendo trabajar a una presión casi fija aguas debajo de la tobera de diametro variable dn. Se han realizado experimentos cerca de 30 torr, con gotas de 78 a 490 nm de diametro, que eran retenidas a aperturas de la tobera entre 1.3 y 2.5 mm. Se ha observado una excelente resolución cuando el número de Reynolds del chorro y la distancia de la tobera al colector se mantienen en los rangos 175 <-Re<-700 y 0.75 <-L/dn<-3.33. Este instrumento también podría trabajar a presión atmosférica, cubriendo un rango estimado de tamaños entre 0.5 y 50 micras, en función del caudal másico de gas utilizado. Se ha realizado un estudio experimental sistemático sobre la infuencia del número de Reynolds y del cociente L/dn en la resolución de los impactadores inerciales. Para este fin, se ha utilizado un espectrómetro de presión variable con enfoque previo y voltaje repulsivo entre la tobera y el colector que permite alcanzar resoluciones muy altas. Se ha variado el número de Reynolds entre 22 y 2700 y el cociente L/dn entre 1 y 4. Se ha observado la mejor resolución para L/dn=1, en todo el rango de numero de Reynolds estudiado. En el caso de L/dn=3 se observa un claro deterioro de la resolución a Re =900 debido a la presencia de turbulencia en el chorro que divide la resolución por 4. Este deterioro es aún más dramático en el caso de L/dn=4, donde se observa el escalón a Re=500, llegando a dividirse la resolución por 7. El caso de los chorros cortos, correspondientes a L/dn <-1, ha sido estudiado en un impactador de presión variable, pero sin enfoque previo ni potencial repulsivo.