Более подробно о работе испарителя электронной сигареты⁠⁠

Всем доброго времени (дня/ночи, нужное подчеркнуть)!

Продолжаем разговор о электронных сигаретах и всем, что с этим связанно :) Сегодня я хотел бы более подробно рассказать о процессах, происходящих в испарителе, как компоненты испарителя взаимодействуют друг с другом и как каждый из них влияет на общее качество получаемого пара :)

Конструкция испарителя

Для начала взгляните на небольшую схему, рисовал как мог, инженеров, художников и перфекционистов прошу не беспокоиться:

Процесс прост до безобразия. Имеется спиралька из металла с сопротивлением, внутри неё проходит фитиль из материала, который хорошо впитывает влагу. В жизни оно выглядит как то так:

Фитиль со спиралью находятся внутри испарительной камеры, имеющей несколько отверстий. Боковые отверстия , в которые продевается фитиль, выходят непосредственно в бак с жидкостью. В результате жидкость капиллярным методом подаётся к фитилю. Нижнее отверстие испарительной камеры, прямо под спиралькой, предназначено для подачи воздуха к спирали, а верхнее отверстие, через которое уходит пар, обычно переходит в воздуховод и дальше в мундштук, через который мы и делаем затяжку.

Суть работы тоже банальна, на спираль подаётся напряжение, она начинает разогреваться. Так как внутри неё находится фитиль, пропитанный жидкостью, эта жидкость начинает испаряться, охлаждая спираль. Мы затягиваемся, в результате возникает разряжение воздуха и воздух начинает поступать в испарительную камеру снизу, дует сразу на спираль, так же дополнительно её охлаждая, смешивается с паром в испарительной камере и уходит через центральный воздуховод на мундштук, дальше в рот и лёгкие парильщика. В общем, просто как автомат Калашникова :) Да, конечно, за время существования парения придумали сотни и тысячи различных конструкций, какие то сложнее, какие то проще, но суть от этого не меняется :)

Если вы планируете парить на сменных испарительных элементах, вам всё остальное можно в принципе не читать, производитель чаще всего всё продумал за вас, вам остаётся только купить комплект от производителя и далее покупать готовые сменные испарительные элементы, менять их по мере выхода из строя и ни о чём не думать. Если же вы хотите сэкономить, или просто интересно более полно понять процесс, ниже информация для вас!

Процесс испарения жижи

Не смотря на всю простоту конструкции, на качество получаемого пара влияет очень много факторов, как говориться, дьявол в мелочах. Дело в том, что нам необходимо соблюсти баланс, что бы вся система работала чётко. Если баланс будет нарушен, то вы или получите «гарик» (вкус горелой жижи или даже фитиля) или мало пара, или сильный ТХ или слабый ТХ (ТХ - от английской фразы «Throat Hit», которое можно перевести как «удар по горлу», ощущение, которое испытывает парильщик при затяжке электронной сигаретой).

Ниже я приведу основные факторы и каким образом (исходя из моего небольшого опыта и понимания процесса) они влияют на пар.

Спираль

Спираль играет очень большую роль в процессе испарения. Дело в том, что у неё есть несколько параметров, каждый из которых по разному влияет на результат.

Материал спирали. Влияет самым минимальным способом. Точнее так, с точки зрения физики парообразования, материал, из которого сделана спираль, не играет большой роли. Спирали делают из Нихрома, Кантала, Никеля, Титана, Нержавеющей стали. Каждый материал удобен по своему, и выбор его остаётся на совести парильщика и возможностей его испарителя и батарейного блока.

Диаметр проволоки, из которой сделана спираль

Существенно влияет на процесс парообразования. Чем больше диаметр проволоки, тем больше поверхность, с которой соприкасается жидкость, и следовательно, большее количество жидкости может быть испарено. Но не следует забывать, что сопротивление спирали обратно пропорционально её диаметру, то есть при увеличении диаметра спирали на той же длине проволоки сопротивление уменьшается. При этом увеличивается и масса спирали, что приводит к увеличению мощности, необходимой для того, что бы её разогреть. Пример очень простой. Берём испаритель, наматываем например спираль на 7 витков Кантала А1 с диаметром 0,2мм. Выставляем на испарителе мощность в 30Вт. Нажимаем кнопку подачи мощности, спираль разогревается практически мгновенно. Если же мы намотаем таку же спираль, но из Кантал А1 диаметром 0,4, то на такой же мощности нагрев будет происходить уже плавно, это будет сильно заметно.

Но как же, воскликнет читатель, что мне мешает просто подать на мою тонкую спираль больше мощности? А мешает вам то, что при определённом диаметре спирали мы можем получить только определённое количество пара, количество которого зависит не от силы нагрева спирали, а от площади соприкосновения. Увеличим мощность, спираль будет нагреваться слишком сильно, количество пара не увеличится, а мы получим «гарик».

Таким образом, получаем следующее правило:

Количество пара, снимаемое со спирали, ограничено диаметром проволоки спирали.

Чем больше диаметр проволоки, тем больше пара получим, но при этом нам нужно подавать больше мощности на разогрев спирали. Если же мы подадим больше мощности, чем спираль способна преобразовать в пар, то получим «гарик».

Плюс, не забываем, что увеличивая диаметр спирали, уменьшаем её сопротивление, а значит нам надо следить, что бы наш батарейный блок мог работать с спиралями с таким низким сопротивлением и не уходил в защиту от короткого замыкания.

Количество витков спирали

Ок, тогда давайте увеличим количество витков спирали, скажет читатель! Больше витков, больше площадь соприкосновения. Да, это так, но увеличивать количество витков тоже не очень хорошая затея. Дело в том, что жидкость поступает к спирали по фитилю. Если мы сделаем слишком большое количество витков, то на концах спирали жидкости в фитиле будет много, а ближе к середине её количество будет уменьшаться. Превысив количество витков, мы прийдём к ситуации, что по бокам идёт качественное парообразование, а в середине фитиль уже сухой, спираль нагревается сильнее и начинается «гарик».

Количество пара, снимаемое со спирали, ограничено количеством витков проволоки спирали. При повышении количества витков выше определённого предела, у нас начинает гореть жижа в центре спирали из за отсутствия жидкости.

Хитрые намотки

Да, бесконечно увеличивать диаметр спирали дело затруднительное, при этом не шибко выгодное, просто потому, что площадь соприкосновения увеличивается ни сильно, так что же делать? И тут парильщики пошли по пути создания спиралей, сплетённых из нескольких.

Математика достаточно простая. Рассчитаем длину круга диаметром 0,4:

L=Пd=3,14*0,4=1,26мм

Если же мы возьмём и сделаем скрутку из трёх проволок диаметром 0,2мм, то длина каждой из них будет составлять:

L=Пd=3,14*0,2=0,63мм

А для всех трёх проволок длина составит:

0,63*3=1,89

То есть, просто применив скрутку из трёх проволок, мы увеличили площадь соприкосновения жидкости с спиралью более чем на 30%. При этом площадь сечения проволоки диаметром 0,4мм составляет 0,5мм2, а площадь сечения трёх проволок с диаметром 0,2мм составляет 0,37мм2.

Таким образом, используя различные плетения в спиралях, парильщики добиваются того, что увеличивают площадь соприкосновения спирали с жидкостью и при этом уменьшают площадь сечения, благодаря чему сопротивление результирующей спирали не падает так сильно.

Фитиль

Теперь поговорим о фитиле. На данный момент фитили для электронных сигарет делают из чего угодно, лишь бы материал хорошо впитывал жидкость. Используется вата из натурального хлопка и синтетических волокон, нити из бамбукового волокна, шнуры из кремнезёма и даже сетки с мелким плетением из нержавеющей стали. При этом разные материалы имеют разную впитывающую способность, разную передачу вкуса, разную стойкость к температуре. Но описание особенностей работы с каждым из материалов мы оставим на следующие статьи. Сейчас же обсудим лишь общие параметры и их влияние на парообразование.

Проводимость жижи

Один из важнейших параметров. Он говорит нам о том, сколько жижи данный фитиль способен доставить к спирали. Если мы поставим фитиль из материала, который плохо проводит жижу, то мы будем получать постоянный «гарик», так как жижа будет испаряться быстрее, чем поступать новая.

Диаметр фитиля

Чем больше диаметр фитиля, тем больше жижи возможно подвести к спирали. Но тут мы должны учитывать, что бесконечно увеличивать диаметр фитиля не возможно, так как он находится внутри спирали, которая в свою очередь находится внутри испарительной камеры. Это одно ограничение. Второе ограничение в том, что установив слишком большой фитиль и не подав достаточную мощность на спираль испарителя, мы получим переливы, так как при затяжке, воздух в испарительной камере разряжается, и жидкость начинает активно засасываться в испарительную камеру через фитиль. Если мощность спирали будет слишком малой, то жижа не будет успевать испаряться, будет капать на дно испарительной камеры и затекать в отверстия, через которые обдувается спираль. В результате вы получите хлюпанье жидкости при затяжке и протекание жидкости через отверстия для забора воздуха.

Отверстия для подачи жидкости

Бак с жидкостью соединяется с испарительной камерой с помощью специальных отверстий, которые заполнены фитилём. Если отверстия будут слишком малы для той спирали, которую мы намотали, то будет «гарик», так как жижа не будет успевать доходить до спирали. Если отверстия будут слишком большие, то получим хлюпанье и переливы.

Многие современные испарители даже имеют специальные механизмы, позволяющие контролировать количество жижи, которое будет подаваться к спирали. Это сделано именно для того, что бы вы могли настроить испаритель под себя и свою жижу. Если чувствуете «гарик», открываете подачу жидкости сильнее. Если началось хлюпанье и переливы, уменьшаете подачу жижи.

Укладка фитиля

Как бы это не казалось простым, от укладки фитиля очень много зависит. При этом сложность в том, что на каждом перематываемом испарителе существуют свои особенности, которые для него индивидуальны. Тут только в помощь эксперименты или интернет, наверняка ваш испаритель есть ещё у кого нибудь, и он научился его хорошо наматывать. Дам лишь общее понимание.

Фитиль должен полностью заполнять спираль, но при этом спираль не должна пережимать фитиль, иначе будет постоянный «гарик». Что бы этого добиться, мы должны учитывать особенности материала, который вы используете в качестве фитиля. Например, вата из натурального хлопка при пропитывании жидкостью разбухает, поэтому наша задача дать такое количество ваты, что бы она хорошо ходила в фитиле. Некоторые виды ваты из синтетического волокна наоборот, при пропитывании слегка усаживаются, поэтому нужно очень плотно вставлять фитиль в спираль, после того, как он напитается жидкостью, он станет чуть меньше и будет как раз.

Фитиль нельзя пережимать. Многие испарители имеют конструкцию, в которых фитиль укладывается в определённые канавки. И всегда есть искушения напихать ваты побольше, что бы сделать побольше спираль и побольше пара снять. Не поддавайтесь. Когда вы утрамбуете в канавки большое количество ваты, окажется, что проводимость жидкости существенно уменьшилась, а вы ещё и спиральку помощнее поставили. В результате «гарик».

Обдув спирали

Это тоже достаточно интересная тема. Вроде что там может быть? Есть дырочка, через которую происходит подача воздуха к спирали. Но и тут есть особенности. Для начала расскажу о том, какие виды затяжки сейчас есть.

Типы затяжек

Сигаретная затяжка. Это значит мы в начале набираем пар в рот, после чего делаем вдох, смешивая пар, который набрали в рот, с воздухом, который вдохнули. Сигаретная затяжка обычно тугая, объём воздуха не велик, поэтому и требования к парообразованию гораздо ниже, не нужны мощные спирали, мощные батарейные блоки, что бы всё это прокачать. 99% дешёвых сигарет предназначены именно для сигаретной затяжки.

Кальянная затяжка. Это значит, что мы совершаем вдох непосредственно в лёгкие. Во время кальянной затяжки объём прогоняемого через испаритель воздуха очень велик, поэтому испарители для кальянной затяжки обладают несколькими мощными спиралями, большими отверстиями для прохождения воздуха. Так же стоит учесть, что испарители с кальянной затяжкой можно узнать по дополнительным рёбрам охлаждения и большим мундштукам, которые к тому же зачастую выполняются из материала с высокой термостойкостью, что бы губы не обжечь, когда всё это начнёт работать и выдавать облака.

Так, с затяжками всё более - менее понятно. Теперь опять посмотрим внутрь и попытаемся понять именно физику процесса.

Когда спираль разогревается, жидкость начинает испаряться, и тут же уносится набегающим потоком воздуха. При этом подаваемый воздух не только выполняет функцию заполнения испарительной камеры, но и дополнительно охлаждает спираль. Следовательно, если мы уменьшим воздушный поток, но при этом на спираль подадим большую мощность, получим «гарик», так как спираль будет перегреваться. Если же воздушный поток будет слишком сильным для заданной нами мощности, то пара будет мало (спираль будет слишком сильно охлаждаться).

Диаметр отверстий для обдува спирали. Это те отверстия, которые непосредственно предназначены для подачи воздуха на спираль. Чем больше эти отверстия, тем больше обдув спирали. Но чем больше обдув, тем мягче тяга, и увеличив эти отверстия выше определённого (индивидуального для каждого испарителя и пользователя) мы получим очень даже не вкусный пар, чаще всего практически пустой. ТХ пара достаточно сильно увеличиться (но это по моим наблюдениям, тут не гарантирую истину в последней инстанции). В общем, когда вы выбираете испаритель, обращайте внимание на этот параметр и подбирайте такой, что бы подходил под вашу любимую тягу.

Расстояние от отверстий до спирали. Да, да, да, тоже влияет, при этом сильно. Зачастую один и тот же испаритель может быть намотан по разному, есть мы можем установить спираль ближе или дальше от отверстий обдува. И поставив спираль слишком далеко, мы получим неэффективный обдув и «гарик». Из моих наблюдений, расстояние между спиралью и отверстием воздуховодом должно составлять 1-3 мм. Опять таки, чем больше это расстояние, тем сильнее ТХ вы получите.

Регулировка воздушного потока. В большинстве современных испарителей предусмотрена возможность регулировать воздушный поток. Благодаря чему вы можете настроить силу тяги под «себя» или наоборот, за счёт изменения воздушного потока добиться более качественного парообразования и работы на больших мощностях. В общем, удобная штука. Логика простая. Увеличиваем воздушный поток, уменьшается вероятность «гарика», но при этом тяга становиться меньше. В общем, нужно настраивать под себя.

Воооот! Вроде всё. Можно выдохнуть. Объём поста получился значительным, но надеюсь, прочитав всё это получите практически полное понимание процессов, происходящих внутри электронной сигареты :)

В следующей статье мы поговорим о жидкостях, самозамесе, ароматизаторах и том, как это всё мешается.

Предыдущие статьи тематики:

Знакомство и первый разговор о электронном парении

Конструкция и классификация электронных сигарет