霧化噴嘴液態(tài)工質(zhì)的霧化原理
對液態(tài)工質(zhì)的霧化原理(機(jī)理)的研究往往滯后于霧化技術(shù)的應(yīng)用,它是人們?yōu)榱烁倪M(jìn)和完善霧化技術(shù)而開展的。20世紀(jì)30年代才開始對液體噴霧機(jī)理進(jìn)行研究,目前還在研究之中,至今對有些霧化方式的機(jī)理也還研究得不夠透徹。下面先介紹目前人們對幾種主要霧化方式的一般性原理說明,然后對迄至今為止的幾種霧化機(jī)理學(xué)說先作一些簡要介紹,對深人開發(fā)研究噴嘴技術(shù)是十分有意義的。
幾種液態(tài)工質(zhì)霧化器原理的一般說明
當(dāng)液體加壓,由噴嘴以高速射入靜止或低速氣流中,由于噴嘴結(jié)構(gòu)不同,其霧化過程也有些差異。
1)直射噴嘴霧化過程
圖3.1給出了直射式噴嘴霧化過程。當(dāng)液體壓力升高,噴射速度增大,在液體表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下,液體由滴落、平滑流、波狀流向噴霧流過渡,圖中同時(shí)給出了噴射速度(即流量)增大時(shí),在上述液流狀態(tài)時(shí)液柱長度的變化狀態(tài)。從遷移流到波狀流過渡到轉(zhuǎn)折點(diǎn)的雷諾數(shù)Re=1800~2400,與液流的層流和紊流(湍流)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是一致的。而粘稠液體的轉(zhuǎn)折Re≥~3000時(shí)才可形成噴霧流。
2)離心噴嘴液膜射流霧化過程
圖3.2給出的是旋流式壓力霧化噴嘴(或稱離心噴嘴)在不同油壓下的霧化過程。在低油壓下,噴射速度小,主要是表面張力和慣性力起作用。雖然表面張力克服了慣性力,使液膜收縮成液泡,但在氣動力作用下破碎為大液滴。隨著壓力增大,噴射速度增加,液膜在慣性力作用下而失穩(wěn),破裂成絲或帶狀,與空氣相對運(yùn)動劇烈,表面張力及粘性力的作用減弱,液膜長度縮短,并扭曲,在氣動力作用下破碎為小霧滴。更高壓力下(3.0MPa)液體射流速度更大,液膜離開噴口即被霧化。一般離心噴嘴在壓力為0.3~o.5血h時(shí),即噴口出口處有一部分液膜也可投人燃燒過程。
在研究上述霧化過程中發(fā)現(xiàn)液體的表面張力愈小則液膜可以在較薄時(shí)破裂形成細(xì)小絲、帶以及聚縮為細(xì)小液滴。而粘性則有阻礙破碎的作用粘稠度愈大越不易霧化成滴只能形成細(xì)絲甚至是片或塊狀。另外也發(fā)現(xiàn)液體的粘性對液體在旋流室的旋流張度產(chǎn)生影響。當(dāng)粘度低時(shí)旋流室內(nèi)切向和徑向分速增大霧化質(zhì)量變好。在霧化中期表面張力起主要作用即影響液膜分裂。而在霧化后期粘性力、表面張力、油滴慣性力和空氣阻力相互作用使液滴進(jìn)一步分裂。
