超細霧化噴嘴的實驗研究

1、超細霧化噴嘴的實驗研究 霧化燒嘴請看 l9 8年第 2 9期 湖北化工 l 5 ,一一 超細霧化噴嘴的試驗討論下 q。 呈盟 陳炎家 釜墨塞 (武浞工業(yè)高校，武漢 4 0 7 ) ( 30 0北京航空航天高校，北京 i 0 0 ) 0 0 0 站相足寸和工鞏參轂時霧化蛔度 mmd的關樂由線和杠糖，出了實現(xiàn)超細車把喧嘴的一些有意拽 姍鍵簍霧空三墮荔了愛，,為宅氣可一幻 ,關苧 臨霧據(jù)，蠑/詞蘭界化 j ! l 1前言在航空航天領域、燃燒工程領域及化學工業(yè)中廣泛應用著各種結(jié)構(gòu)形式的噴璃，特殊是在化學工業(yè)中應用更為廣泛。比如常用 當采納尺一只分布時，計算機可以將原始數(shù)據(jù)擬臺，接給出分布方程中的和 .

2、直兩個參數(shù)。由下到方程可得到顆粒的平均直徑 s md=x r( - 1) 2 的噴霧干燥器中就應用了直射式噴嘴、離心機械霧化噴嘴及空氣霧化噴嘴，但以空氣霧化噴嘴應用最多。就目前國內(nèi)所應用的空氣 m m d: ( . 9 ) 063奇 其中：q累積分布，即足寸小于 d的液滴體積占總液霧的體積百分數(shù)； x液滴尺寸分布中的某個特征尺寸； 霧化噴瞞而言 .不論是燃燒工程還是化學工業(yè)，所應用的噴嘴基本上是在大流量粗的霧化粒度條件下工作而對于目前正在研制 的新型表面改性設備而言，卻需要霧化牲度小于 1 m,以超細狀態(tài)噴出。然運用高 0印雖 速 (速或超音速 )氣流霧化是實現(xiàn)超細霧音化的有效可行的手段之一

3、.但迄今為止，這類噴嘴尚無一套理論計算方法 .對空氣霧化噴嘴的設計，還以閱歷、試驗為主。 本試驗用兩種噴嘴。一為內(nèi)混式空氣霧化噴嘴，其內(nèi)流路為液路，外流路為音速霧化氣路。二為三流路氣一液一氣臨界空氣霧化噴嘴，其中間流路為液培，內(nèi)流路為一次 尺寸分布指數(shù)，表征液滴尺寸分布的塒勻性。 奉試驗系統(tǒng)在進行內(nèi)混式空氣霧化噴嘴試驗時，丑開外氣路和液路在進行三流路臨界空氣霧化噴嘴試驗時，內(nèi)外氣路及液路同時參加工作， 鬣埔一 腳 鼴 亞音速氣路 ,流路為超音速二次霧化氣路。外 2試驗裝置和試驗系統(tǒng)試驗裝置和試驗系統(tǒng)如圖 1所示。系統(tǒng) 分為水路、氣路、噴嘴試驗槍體、液霧測試系統(tǒng) 4部分?；牧６确植加?2 0霧

4、 2 0型馬爾 文激光粒度儀測定。對粒度分布采納 r一尺分布。z0 z 0堡馬水文 搬光粒虞但 q -ep (=1', x一 d,i 圈 噴霹試驗精置系統(tǒng)圈 霧化燒嘴請看 1 6 3試驗內(nèi)容 3 1內(nèi)混式空氣霧化噴l .壤 湖北化工 19 9 8年第 2期 種狀態(tài)下，高速氣流的出口速度對霧化起打算性的像用，此時氣液比的變化對 mmd影響不大。 依據(jù)現(xiàn)有的資料分析，對空氣霧化噴嘴而言，響霧化細度的主要因素是氣流速度。影 因此，試驗主要從氣孔直徑、孔數(shù)目、本氣氣液比、氣壓 4個方面進行試驗分析。 試驗條件：嘴出口直徑 2 5mm,嘴噴 .噴液孔直徑 1 0mm,氣液交角 6。噴液量 . o

5、,3 g h ok 。 4 1 4氣液比 w/,的影響 . w. mm d隨氣液比的增大而減小，當氣液比增至 0 4后，連續(xù)增大氣液比 .其霧化細 .度牧有明顯的變化，且在相同氣液比下，而液 壓值的變化對霧化沒有明顯的影響，影響霧化質(zhì)量的主要因素是氣流速度。在肯定氣液 3 2三流路臨界空氣霧化噴嘴 .在液路、內(nèi)氣路、外氣路分別設置旋流 比 (/ o 3下，霧化細度均能達到 wa wf . )1 m l 0t:。 2下 器，旋流器的旋角分別為 3 o 5、5。 5、4。 5,旋 依據(jù)試驗，霧化細度 m m d隨液孔直徑變化不大；噴嘴達臨界值后，在 mm d隨液壓幾乎沒有變化。 4 2三流路臨界空

6、氣霧化噴嘴 . 向分左旋和右旋兩種。試驗條件：噴嘴內(nèi)氣路噴口孔直徑 3mm,液路噴口直徑 5 mm,噴液量 o k h一 g。 4 2 1內(nèi)、氣路共同工作時，何因素對 . .外幾霧化的影響 4試驗結(jié)果與分析 4 1內(nèi)餛式空氣霧化噴嘴 .4 1 1氣孔直徑的影響 . 4 2 1 1內(nèi)氣路旋向、旋角的影響 . .在內(nèi)、外氣路共同工作時， 內(nèi)氣路氣流 旋向?qū)F化細度的影響與梭體旋角和外氣路氣流旋角有關。同樣在液流小旋角 ( 5 ), 3。時 外路氣流旋角大 ( 5)內(nèi)路氣流逆旋的霧化 5。,效果好；外路氣流旋角小 ( 5)內(nèi)氣流逆旋 3,的霧化教果比贗旋的效果好。同樣在液流大旋角 ( 5)的狀況下，

7、內(nèi)路氣流旋向?qū)F化 5。 在噴嘴其它幾何因素 (孔個數(shù)均為 4氣 )不變時，在相同的工況條件下，噴嘴霧化細度隨氣孔直徑的增大而減小。在氣液比為 0 4氣壓為 0 5mp ., . a時，霧化細度均已在其 1 m以下，明此時出口速度已達音速， 0g表餛 臺腔壓力也已漸漸達到并超過臨界壓力比。4 1 2氣孔數(shù)目的影響 .噴嘴霧化細度 mm d隨氣孔個數(shù)的增 細度的影響基本上不受外路氣流旋角的限制，即無論外路旋角大小如何，內(nèi)氣路逆旋的霧化效果比順旋的要好。 多而藏小。當氣孔數(shù)大干 6時，霧化細度減小趨勢變緩。當氣孔數(shù)在 46之間時，平均霧化細度 mm d基本上在 1 m以下，明 0g表 4 2 1

8、2外氣路旋向、旋角對霧化的影響 .在內(nèi)、外氣路流量比較小時，外氣流旋 向、旋角對霧化的影響比較明顯。外氣路旋角大 ( 5)的狀況比旋角小時 ( 5)霧化效 5 3。 此時再增加混合腔內(nèi)氣流與液流接觸面積， 對霧化細度 mmd已不再起主要作用，混臺腔內(nèi)壓力已達臨界值， mmd下降趨勢變緩。4 1 3氣壓的影響 .當氣壓由 0 2 mpa增至 0 5 mpa時， . . 果好；外氣流與水路同旋向時霧化性能比反旋向時要好。 從試驗結(jié)果中發(fā)覺，液路旋流器大旋角( 5 )時比小旋角 ( 5)時霧化效果要好一 5。 3。 mmd由 2 m下降至 7 5 m左右；當氣壓值連續(xù)增加，過 0 5m p超 . a

9、后，曲線變平緩，此 些。在不同的液路旋角下， mmd曲線變化不多，隨氣液比增大，四條曲線幾乎重臺，說明旋角大小，對最終霧化影響并不顯著，與 時再增加氣體壓力也不會使霧化進一步變細 .表明此時噴嘴出凡逮鹿已達奄藍，在這 內(nèi)、外空氣流路旋角對霧 化的影響相比居 霧化燒嘴請看 19 9 8年第 2期 湖北化工 l 7 次要地位。對空氣霧化噴嘴而言，提高噴嘴霧化性能的關鍵在子空氣流路。 4 2 2內(nèi)、外氣路共同工作時，內(nèi)外氣量分 .配對霧化的影響內(nèi)氣路與外氣路流量之比分為 5種方式： 4:、 3:、 2;、 l:、 0:。 0 1 2 3 4噴嘴在外氣路加空氣旋流器的狀況下， 只要在有內(nèi)氣路工作時候，

10、內(nèi)氣流量越大，霧 減小，但氣孔個數(shù)的增加有一相宜值，對不 同噴嘴而言不同。噴嘴舶氣孔個數(shù)在 4 6本范圍為宜。 5 2內(nèi)混式空氣霧化噴嘴的 mm d隨氣液 .比、氣壓的增加=減小，但氣液比、氣壓的 l l i i 增加有一極限值，時混合腔壓力選臨界值 .此 氣流出口速度選音速，曲線變平緩，再增加氣液比、氣壓值已無意義。 5 3三流路臨界空氣霧化噴嘴在內(nèi)外氣路 . 化效果越好，極限攮提-只開內(nèi)氣路，霧化 g救果最佳。而氣路安排的空氣流量越多，霧化質(zhì)量越惡化。試驗中發(fā)覺，在無內(nèi)氣路工 共同工作時，由于受多種因素時影響，其霧化規(guī)律較簡單，并不存在某種單一的變化規(guī) 作，開外氣路時，只霧化還是有相當韻質(zhì)量。 這實際上襲明 .內(nèi)氣路常常起著霧化的擔當者，而外氣路反而顯得多余，只起到擴大液霧錐角的作用。 試驗中還發(fā)覺 .在外氣路不裝空氣旋流 律。但在內(nèi)氣路單獨工作時，其 mmd隨氣流速度增大而減小 .但氣流速度達肯定程度時，霧化細度曲線變化趨于平緩，此時內(nèi)氣流量和速度是影響霧化的主要因素。5 4三流路臨界空氣霧化噴嘴在外氣路單 . 器的狀況下，雖然外氣路的霧化作用仍舊次于內(nèi)氣路，但霧化質(zhì)量卻好得多。此時，由 于氣流不旋轉(zhuǎn)流淌，措超音通道射出，呈倒 獨工作時，氣路與液路旋向相反，霧化效果 好；液體旋角在肯定范圍內(nèi)對霧