超细雾化喷嘴设计思路与实验

喷嘴在燃烧工程领域、化学工业以及航空航天领域中被大量的使用,而在化学工业应用中对喷嘴的需求最为频繁。比如常用的喷雾干燥器中就应用了空气雾化喷嘴、直射式喷嘴以及离心机械雾化喷嘴,其中以空气雾化喷嘴应用最为广泛。
 一直以来,不论是燃烧工程还是化学工业应用的雾化喷嘴大多数以大流量喷嘴为主,工作于粗的雾化粒度条件下。而对于最近正在研制的新型表面改性机械设备而言,却需要雾化牲度小于10微米并以超细状态喷出。
 无论是高科金信公司还是国外企业,在超细空气雾化喷嘴的设计上,还是以经验、试验为主。理论上,运用超音速气流雾化是实现超细雾化喷嘴的理想方法,但迄今为止,这类喷嘴尚无一套科学的理论计算方法。下面我们采用内混式空气雾化喷嘴和三流路气一液一气临界空气雾化喷嘴进行超细雾化喷嘴的实验。内混式空气雾化喷嘴内流路为液路,外流路为音速雾化气路,三流路气一液一气临界空气雾化喷嘴中间流路为液路,内流路为一次亚音速气路,外流路为超音速二次雾化气路。
超细雾化喷嘴实验装置与实验原理
  超细雾化喷嘴实验系统分为水路、气路、喷嘴实验枪体、液雾测试系统4部分。雾化的粒度分布用2200型马尔文激光粒度仪测定,对粒度分布采用R一尺分布,当采用尺一只分布时,计算机可以将原始数据拟台,直接给出分布方程中的X和N两个参数。实验系统在进行内混式空气雾化喷嘴实验时,只开外气路和液路在进行三流路临界空气雾化喷嘴实验时,内外气路及液路同时参与工作。
超细雾化喷嘴实验过程
内混式空气雾化喷嘴实验
    根据现有的资料分析,对空气雾化喷嘴而言,影响雾化细度的主要因素是气流速度。因此,本实验主要从气孔直径、气孔数目、气液比、气压4个方面进行实验分析。实验条件:喷嘴出口直径2.5mm,喷嘴液孔直径1.0mm,气液交角60度喷液量30kg/h。

编号 影响因素 结果分析
1 气孔直径对雾化的影响 喷嘴其它几何因素(气孔个数均为4)不变时,在相同的工况条件下,喷嘴雾化细度随气孔直径的增大而减小。在气液比为0.4,气压为0.5MPa时,其雾化细度均已在10微米以下,表明此时出口速度已达音速,混合腔压力也已逐渐达到并超过临界压力比。
2 气孔数目对雾化的影响 喷嘴雾化细度MMD随气孔个数的增多而藏小。当气孔数大干6时,雾化细度减小趋势变缓。当气孔数在4~6之间时,平均雾化细度MMD基本上在10微米以下,表明此时再增加混合腔内气流与液流接触面积,对雾化细度MMD已不再起主要作用,混台腔内压力已达临界值,MMD下降趋势变缓。
3 气压对雾化的影响 当气压由0.2MPa增至0.5MPa时,MMD由25微米下降至7微米左右;当气压值继续增加,超过0.5MPa后,曲线变平缓,此时再增加气体压力也不会使雾化进一步变细.表明此时喷嘴出已达音速,在这种状态下,高速气流的出口速度对雾化起决定性的像用,此时气液比的变化对MMD影响不大。
4 气液比对雾化的影响 MMD随气液比的增大而减小,当气液比增至0.4后,继续增大气液比.其雾化细度没有明显的变化,而且在相同气液比下,液压值的变化对雾化没有明显的影响,影响雾化质量的主要因素是气流速度。在一定气液比(Wa/Wf>O.3)下,雾化细度均能达到10微米下。根据实验,雾化细度MMD随液孔直径变化不大;在喷嘴达临界值后,MMD随液压几乎没有变化。

小结
    1、内混式空气雾化喷嘴的雾化细度随气孔直径的增大而减小;随气孔个数的增多而减小,但气孔个数的增加有一适宜值,对不同喷嘴而言不同。本喷嘴舶气孔个数在4~6范围为宜。
    2、内混式空气雾化喷嘴的MMD随气液比、气压的增加而减小,但气液比、气压的增加有一极限值,此时混合腔压力选临界值.气流出口速度选音速,曲线变平缓,再增加气液比、气压值已无意义。
超细雾化喷嘴实验结论
    内混式空气雾化喷嘴与三流路临界空气雾化喷嘴在一定的几何结构及调节工况参数条件下都能获得超细雾化的效果,平均雾化细度均能在10微米以下.完全能满足超细雾化技术的要求。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

*

您可以使用这些 HTML 标签和属性: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>