超细雾化喷嘴的实验研究

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l9 8年第 2 9期

湖北化工

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超细雾化喷嘴的试验研究√下 Q。

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陈炎家

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(武浞工业大学，武汉 4 0 7 ) ( 30 0北京航空航天大学，北京 i 0 0 ) 0 0 0

站相足寸和工巩参毂时雾化蛔度 MMD的关乐由线和杠糖，出了实现超细车把喧嘴的一些有意拽

姗键篓雾空三堕荔了爱，,为宅气可一幻 ,关苎 临雾据，蝾/词兰界化 J ! L ’1前言在航空航天领域、燃烧工程领域及化学工业中广泛应用着各种结构形式的喷璃，特别是在化学工业中应用更为广泛。比如常用

当采用尺一只分布时，计算机可以将原始数据拟台，接给出分布方程中的和 .直Ⅳ两个参数。由下到方程可得到颗粒的平均直径 S MD=X[ r( - 1) 2

的喷雾干燥器中就应用了直射式喷嘴、离心机械雾化喷嘴及空气雾化喷嘴，但以空气雾化喷嘴应用最多。就目前国内所应用的空气

M M D: ( . 9 ) 063奇

其中：Q——累积分布，即足寸小于 D的液滴体积占总液雾的体积百分数； X——液滴尺寸分布中的某个特征尺寸；

雾化喷瞒而言 .不论是燃烧工程还是化学工业，所应用的喷嘴基本上是在大流量粗的雾化粒度条件下工作而对于目前正在研制

的新型表面改性设备而言，却需要雾化牲度小于 1 m,以超细状态喷出。然运用高 0印虽

速 (速或超音速 )气流雾化是实现超细雾音化的有效可行的手段之一 .但迄今为止，这类喷嘴尚无一套理论计算方法 .对空气雾化喷嘴的设计，还以经验、试验为主。 本实验用两种喷嘴。一为内混式空气雾化喷嘴，其内流路为液路，外流路为音速雾化气路。二为三流路气一液一气临界空气雾化喷嘴，其中间流路为液培，内流路为一次

Ⅳ——尺寸分布指数，表征液滴尺寸分布的埘匀性。

奉实验系统在进行内混式空气雾化喷嘴实验时，丑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，

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亚音速气路

,流路为超音速二次雾化气路。外 2实验装置和实验系统实验装置和实验系统如图 1所示。系统

分为水路、气路、喷嘴实验枪体、液雾测试系统 4部分。化的粒度分布用 2 0雾 2 0型马尔

文激光粒度仪测定。对粒度分布采用 R一尺分布。z0 z 0堡马水文

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圈

喷霹实验精置系统圈

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1 6 3实验内容 3 1内混式空气雾化喷l .壤

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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。

根据现有的资料分析，对空气雾化喷嘴而言，响雾化细度的主要因素是气流速度。影 因此，实验主要从气孔直径、孔数目、本气气液比、气压 4个方面进行实验分析。 实验条件：嘴出口直径 2 5mm,嘴喷 .喷液孔直径 1 0mm,气液交角 6。喷液量 . O,3 g h Ok 。

4 1 4气液比 w/,的影响 .. w. MM D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 .度牧有明显的变化，且在相同气液比下，而液

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

3 2三流路临界空气雾化喷嘴 .在液路、内气路、外气路分别设置旋流

比 (/> O 3下，雾化细度均能达到 Wa Wf . )1 m l 0t:。￣ 2下

器，旋流器的旋角分别为 3 o 5、5。 5、4。 5,旋

根据实验，雾化细度 M M D随液孔直径变化不大；喷嘴达临界值后，在 MM D随液压几乎没有变化。 4 2三流路临界空气雾化喷嘴 .

向分左旋和右旋两种。实验条件：喷嘴内气路喷口孔直径 3mm,液路喷口直径 5 mm,喷液量 O k h一 g。

4 2 1内、气路共同工作时，何因素对 . .外几雾化的影响

4实验结果与分析 4 1内馄式空气雾化喷嘴 .4 1 1气孔直径的影响 ..

4 2 1 1内气路旋向、旋角的影响 . ..在内、外气路共同工作时，

内气路气流

旋向对雾化细度的影响与梭体旋角和外气路气流旋角有关。同样在液流小旋角 ( 5 ), 3。时 外路气流旋角大 ( 5)内路气流逆旋的雾化 5。,效果好；外路气流旋角小 ( 5)内气流逆旋 3,的雾化教果比赝旋的效果好。同样在液流大旋角 ( 5)的情况下，内路气流旋向对雾化 5。

在喷嘴其它几何因素 (孔个数均为 4气 )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 5MP ., . a时，雾化细度均已在其 1 m以下，明此时出口速度已达音速， 0g表馄

台腔压力也已逐渐达到并超过临界压力比。4 1 2气孔数目的影响 ..喷嘴雾化细度 MM D随气孔个数的增

细度的影响基本上不受外路气流旋角的限制，即无论外路旋角大小如何，内气路逆旋的雾化效果比顺旋的要好。

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 MM D基本上在 1 m以下，明 0g表

4 2 1 2外气路旋向、旋角对雾化的影响 ...在内、外气路流量比较小时，外气流旋

向、旋角对雾化的影响比较明显。外气路旋角大 ( 5)的情况比旋角小时 ( 5)雾化效 5 3。

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。4 1 3气压的影响 ..当气压由 0 2 MPa增至 0 5 MPa时， . .

果好；外气流与水路同旋向时雾化性能比反旋向时要好。

从实验结果中发现，液路旋流器大旋角( 5 )时比小旋角 ( 5)时雾化效果要好一 5。 3。

MMD由 2 m下降至 7 5 m左右；当气压值继续增加，过 0 5M P超 . a后，曲线变平缓，此

些。在不同的液路旋角下， MMD曲线变化不多，随气液比增大，四条曲线几乎重台，说明旋角大小，对最终雾化影响并不显著，与

时再增加气体压力也不会使雾化进一步变细 .表明此时喷嘴出凡逮鹿已达奄蓝，在这

内、外空气流路旋角对雾

化的影响相比居

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次要地位。对空气雾化喷嘴而言，提高喷嘴雾化性能的关键在子空气流路。 4 2 2内、外气路共同工作时，内外气量分 ..配对雾化的影响内气路与外气路流量之比分为 5种方式： 4:、 3:、 2;、 l:、 0:。 0 1 2 3 4喷嘴在外气路加空气旋流器的情况下， 只要在有内气路工作时候，内气流量越大，雾

减小，但气孔个数的增加有一适宜值，对不

同喷嘴而言不同。喷嘴舶气孔个数在 4 6本~范围为宜。

5 2内混式空气雾化喷嘴的 MM D随气液 .比、气压的增加=减小，但气液比、气压的 l l i i

增加有一极限值，时混合腔压力选临界值 .此 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。 5 3三流路临界空气雾化喷嘴在内外气路 .

化效果越好，极限攮提-只开内气路，雾化 g救果最佳。而气路分配的空气流量越多，雾化质量越恶化。实验中发现，在无内气路工

共同工作时，由于受多种因素时影响，其雾化规律较复杂，并不存在某种单一的变化规

作，开外气路时，只雾化还是有相当韵质量。 这实际上袭明 .内气路经常起着雾化的承担者，而外气路反而显得多余，只起到扩大液雾锥角的作用。 实验中还发现 .在外气路不装空气旋流

律。但在内气路单独工作时，其 MMD随气流速度增大而减小 .但气流速度达一定程度时，雾化细度曲线变化趋于平缓，此时内气流量和速度是影响雾化的主要因素。5 4三流路临界空气雾化喷嘴在外气路单 .

器的情况下，虽然外气路的雾化作用仍然次于内气路，但雾化质量却好得多。此时，由 于气流不旋转流动，措超音通道射出，呈倒

独工作时，气路与液路旋向相反，雾化效果

好；液体旋角在一定范围内对雾化细度影响不明显。

锥状与一次雾化粗液雾相交，由于这种空间相交方式较直接，相对于内外气路匹配关系不好的外路加旋的喷嘴形式来说 .外气路对一

5 5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 1 m以下 .完全能满足超细 0g雾化技术的要求。参考文献l刘子超 .云惠赵航出J, 1 8缸杜 98 2邢玉明等 .临界空雾化碛嘴的试验研究 .粉体技术 . t9 5. 1 ( 9 4). 6 1 ~ 4

次初液雾的雾化作用要大，因此雾化效果比较理想。实际上，外气锥能否与内气雾化

形成的初始液雾有救地匹配便成为雾化的关键。

从实验中可知，对本喷嘴而言，在调节

液雾颗粒的激光删雾原理

北京；宇

内外气路气量及气液比，在一定的液压及气压条件下，使雾化细度小于 1 m,全能能 0完满足超细雾化的要求。5结论

(稿日期： l 9— 0一 2 )收 98 l 0

作者简介：吉晓莉 .士 .18 9 5年毕业于成都科技太学化工机械专业.19 97年获武汉工业大学项士学位 .为武汉工业太学材料学院讲师，要^事将现主 L悼工程方面的研究与开发。

5 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

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