空气雾化喷嘴的设计与实验研究

为提高喷嘴雾化效率,基于维多辛斯曲线理论对喷嘴出口结构进行优化,研制出一种新型渐缩式空气雾化喷嘴,并搭建了喷雾实验平台进行实验。利用图像处理技术对实验数据进行分析,提取不同结构喷嘴的喷雾粒径和雾化锥角分布,通过对比仿真和试验结果分析喷嘴气液夹角对雾化效果的影响。研究表明:喷嘴喷雾实验和仿真结果较吻合,相对误差在6.5%以内;喷嘴气液夹角α=20°时,雾化锥角最大,液滴索特尔平均直径最小,雾化效果最好。     

拟用于污泥喷雾干化的喷嘴雾化特性的比较

试验研究了单相喷嘴、双通道外混式喷嘴、双通道内混式喷嘴、三通道外混式喷嘴的雾化特性随液体压力、气液比、轴向距离和径向距离的变化规律。研究结果表明单相喷嘴液滴平均直径随液体压力的增大而减小,随轴向距离和径向距离的增大而增大;双通道外混式喷嘴和双通道内混式喷嘴液滴平均直径随气液比的增大而减小,随轴向距离的增大而增大;三通道外混式喷嘴液滴平均直径随气液比的增大而减小,随轴向距离的增大呈现先减小后增大的变化趋势。根据试验结果,可用于污泥喷雾干化的雾化喷嘴的优先顺序依次为双通道外混式喷嘴、单相喷嘴、双通道内混式喷嘴、三通道外混式喷嘴。     

气泡喷嘴下游雾化与流场特性的研究

本文用激光粒子动态分析仪（ＰＤＡ）测量了水平喷射的气泡雾化喷嘴下游不同截面上的雾化液滴平均直径和速度分布，用水在常温，常压下进行试验，液体的喷射压力变化范围为１５０～５５０ｋＰａ；气液比的变化范围为０～０．１２。研究了随着喷射距离的增大，气泡喷嘴的雾化与流场特性的变化规律，试验结果表明，沿着喷射方向，与喷孔一定距离内，气泡喷嘴的液雾存在明显的扩散过程，气泡喷嘴的喷雾速度呈典型的抛物状分布，在喷雾轴     

空气雾化喷嘴在横向流动中的喷雾特性研究

采用激光雾滴粒径分析仪(Malvern)测试不同方案结构的空气雾化喷嘴单元在横向流动中的喷雾特性,并测试了基础双环预混旋流结构和加装空气雾化喷嘴改进结构的喷雾特性。结果表明:空气雾化喷嘴在横向流动中的喷雾特性随工况条件改变而产生的变化趋势符合雾化的基本原理;基础结构和改进形式双环预混旋流结构的对比显示改进结构在各个工况下喷雾的液滴索太尔平均直径SMD明显减小,在出口附近液滴分布更加均匀。说明当主燃级采用空气雾化喷嘴时,可以明显的提高其雾化性能,有利于改善油气混合。     

旋转型气_液雾化喷嘴的雾化特性研究

使用激光相位多普勒分析仪PDA对旋转型气-液雾化喷嘴的雾化特性进行了实验研究。使用水代替油作为被雾化的液体,采用压缩空气作为雾化介质,测量了不同工况下的喷雾特性参数,如：喷雾液滴粒子的索太尔平均直径SMD和粒子速度等。实验测量结果表明,喷嘴在较小的气液比条件下可以达到较好的雾化状态,中心的液滴平均SMD可以达到40μm。随着压力和气液比的增加,雾化水平也随之提高,但是受喷嘴结构的影响很小。本文的研究为喷嘴的实际设计提供了基础依据。     

掺混燃油在离心喷嘴内的流动与雾化特性研究

燃料性质的改变会导致雾化特性的变化,针对乙醇掺混航空煤油在离心式压力雾化喷嘴内的流动与雾化特性开展了研究。通过耦合流体体积法(VOF)和离散相模型(DPM),研究了不同乙醇掺混体积分数下掺混燃油在离心式喷嘴中的内部流动和外部雾化过程。研究结果表明：在压差不变时,喷嘴内空气芯直径随着掺混燃油内乙醇体积分数的增加而增大;而液膜厚度则与空气芯直径成反比,随着乙醇体积分数的增加而减小。喷嘴出口的速度随着乙醇体积分数的增加而增大;在油膜表面的波动及气动力的共同作用下,油膜失稳形成液滴,获得了不同比例下掺混燃油在喷雾外流场内的喷雾粒径分布特征,随着掺混乙醇体积分数的增加,液滴的平均直径逐渐减小。     

船用SCR系统尿素溶液喷嘴试验分析比较

为研究并寻求能够满足柴油机各运行工况下的SCR尿素水溶液喷射系统开展了喷嘴雾化试验。试验分别研究了空气辅助雾化和单流体纯液两种喷嘴,在不同的压力、流量、测量位置及在有风速情况下的雾化效果,包括雾化颗粒平均直径、雾化角等特性参数。研究表明:相比单流体纯液喷嘴,空气辅助雾化喷嘴更具优势。     

压力式喷嘴雾化性能的试验研究

利用单相喷嘴雾化测试系统对压力式喷嘴的雾化特性进行试验研究。采用高速动态摄像仪与扇形排状量筒结合计算机图像处理技术对液滴粒径分布、径向喷淋密度分布和雾化角等进行了测量和数据处理,得到喷嘴的雾化压力与雾化液滴粒径、径向喷淋密度分布及雾化角之间的关系。对于HHSJ-90210异型雾化喷嘴,当压力范围为0.05～0.5MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为0.831～1.621mm,条件雾化角为70.4°～91.2°;对于内螺纹喷嘴,当压力范围为0.07～0.52MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为2.23～3.52mm,条件雾化角范围在64.5°～78.5°。研究结果可为湿法烟气脱硫技术中此类型压力式喷嘴的选型提供科学依据。     

喷嘴安装角对横向气流中雾化液滴粒径影响的研究

建立了旋流喷嘴雾化的数值计算模型,将计算结果与静止大气环境下液滴粒径的试验数据进行了对比,证明该数值计算模型的准确性.利用数值计算方法,研究了旋流喷嘴在不同安装角下,喷雾进入横向气流场后液滴Sauter直径(SMD)的变化规律,给出了喷嘴出口下游矩形管道中不同截面上雾化液滴粒径的分布情况.结果表明:对于压力旋流喷嘴,安装角与液滴统计粒径呈多值关系;随着喷嘴安装角的增大,液滴粒径的分布变宽.     

小流量气泡雾化喷嘴试验研究

设计了一个1.2 kg/h的小流量气泡雾化喷嘴,利用粒子动态分析仪(PDA),对喷嘴下游流场进行测量,分析了液雾粒径和速度的分布规律及其相关因子,考察了气液质量流量比、进气压力、混合室长度对雾化特性的影响。结果表明,液雾粒径沿径向呈非轴对称分布,轴线下方平均粒径大于上方平均粒径,液滴粒径随轴向距离增加呈先减小后增大的趋势;液雾轴向平均速度呈钟形分布,喷嘴出口区域液滴轴向平均速度和均方根速度都比较大,两者值均随轴向距离增加而逐渐减小。喷嘴出口区域,液滴粒径与速度间负相关性很强,随轴向距离的增加,其相关性可以忽略。气液比增大液雾粒径减小;在相同的气液质量流量比(ALR)下,进气压力增大,雾化效果变差;混合室长度为其直径的2.5倍时,雾化效果较好。     

压力式螺旋型喷嘴雾化特性实验研究

液体雾化是两相流研究中非常重要的课题,在能源动力及环境工程中具有广泛的应用,进行系统的研究具有重要意义。螺旋型喷嘴是压力式的一种,能提供细密的液雾,用途比较广泛。本文用因次分析的方法建立了螺旋型喷嘴液滴直径的准则关系式,用最小二乘法回归了TF型喷嘴雾化粒子几种直径（D32D0.1D0.5、D0.9）的经验公式。结果表明,回归的经验公式具有比较好的相关性,可以通过它们预测喷嘴出口粒子的直径,并为螺旋型喷嘴的设计及应用提供理论依据。     

_旋转型气_液雾化喷嘴_流量特性的实验研究

在对各种气动喷嘴及其雾化机理分析的基础上提出了一种新型的雾化喷嘴——“旋转型气-液雾化喷嘴”,其气液比在热态实验时为4％～6％(用压缩空气雾化),并对其流量系数进行了系统的研究。主要考虑了喷嘴的结构参数、气液比(ALR)和液体粘度等因素对流量系数的影响。通过实验测量与拟合,最后得到了喷嘴的流量系数的表达式,可以用来指导喷嘴的设计。     

双流体喷嘴与旋转雾化器雾化性能对比实验研究

双流体喷嘴和旋转雾化器是利用热烟气蒸发处理脱硫废水的两种常用雾化设备,利用PDA测试系统,对比测试分析了雾化流量、脱硫废水无机盐含量及悬浮物浓度等对雾化性能的影响,并结合两类喷嘴的雾化机理分析了雾化性能差异的原因。结果表明：与双流体雾化喷嘴相比,旋转雾化器具有更好的适应流量变化及雾化含悬浮性颗粒脱硫废水的性能,在SS浓度低于50000mg/L范围内,仍能维持良好的雾化性能,但双流体喷嘴则无法正常雾化;雾化TDS浓度在40000 mg/L以下的中低盐脱硫废水,旋转雾化器和双流体喷嘴均能维持良好的雾化性能,但雾化TDS含量高达60000 mg/L以上经预浓缩后的高盐废水,雾化性能均有所变差。     

石灰浆液雾化喷嘴及其特性研究

对一种双流体石灰浆液雾化喷嘴的雾化特性进行了实验研究。分析了各因素对雾化角、 雾滴粒径分布的影响规律,得到了预测雾滴平均粒径的经验公式。结果表明,该喷嘴能耗低,雾化效果好,非常适用于半干法烟气脱硫。     

基于“液包气”雾化的脱硫喷嘴特性实验

在一种内置拉法尔气体喷管两相流“液包气”喷嘴的设计基础上,搭建了多相雾化实验台,进行了喷嘴雾化性能实验,研究了气液质量比（训）对喷嘴雾化颗粒粒径分布均匀性、索特尔平均雾化直径、雾化角等性能指标的影响,推导出“液包气”喷嘴液气压力比和气液质量比的经验公式及适用范围,得到了内置拉法尔喷管两相流“液包气”喷嘴气液质量比的临界点为0．057．结果表明：液气压力比随着硼的增大而减小;当w=0．057时,液气压力比为0．92;气体流量系数与气液质量比呈反比关系;“液包气”喷嘴单相雾化效果远差于两相时的雾化效果,且随着喷嘴液相压力的提高,雾化效果变好,但压力对雾化效果的影响越来越弱．     

基于VOF方法的弹簧喷嘴雾化数值模拟研究

弹簧喷嘴在除氧器中广泛应用,其雾化质量显著地影响着传热传质速率。采用欧拉VOF方法追踪气液两相交界面的动力学特性,研究喷嘴出口处液膜破裂和液滴的形成过程。结果表明,射流一开始呈连续的液膜,液膜开始破碎位置在垂直位移约20 cm左右,破碎后液滴的粒径和破碎时液膜厚度很接近。液膜在气体剪切力和表面张力的作用下,液膜表面首先产生褶皱,继而产生一些不规则分布的孔洞,然后孔洞的数量和尺寸不断增加,最后导致液膜撕裂,产生小液柱或液滴。     

Mechanistic study on spraying of blended biodiesel using phase Doppler anemometry

Droplet size and dynamics of blended palm oil-based fatty acid methyl ester (FAME) and diesel oil spray were mechanistically investigated using a phase Doppler anemometry. A two-fluid atomizer was applied for dispersing viscous blends of blended biodiesel oil with designated flow rates. It was experimentally found that the atomizer could generate a spray with large droplets with Sauter mean diameters of ca. 30 μm at low air injection pressure. Such large droplets traveled with a low velocity along their trajectory after emerging from the nozzle tip. The viscosity of blended biodiesel could significantly affect the atomizing process, resulting in the controlled droplet size distribution. Blended biodiesel with a certain fraction of palm oil-based FAME would be consistently atomized owing to its low viscosity. However, the viscosity could exert only a small effect on the droplet velocity profile with the air injection pressure higher than 0.2 MPa.     

An experimental study on the spray and thermal characteristics of R134a two-phase flashing spray

Flashing spray of volatile liquids is a common phenomenon observed in many industrial applications such as fuel injection of engines, accidental release of flammable and toxic pressure-liquefied gases, failure of a vessel or pipe in the form of a small hole in chemical industry, and cryogenic spray cooling in laser dermatology, etc. In flashing spray, the volatile liquid is depressurized rapidly at the exit of a nozzle (or a hole in a vessel) and becomes superheated. Such superheated liquid (in the form of either a jet or droplets) will lead to explosive atomization with fine droplet and a short spray distance. This paper presents an experimental investigation to the spray and thermal characteristics of flashing spray using cryogen R134a. A photographic study of the spray is firstly conducted to visualize the spray formation and the dynamic characteristics of the spray. Afterwards, the spray characteristics are measured by the phase Doppler Particle Analyzer (PDPA). The distributions of the diameter reveals the dramatic dynamic variation of the liquid droplets due to explosive atomization of large droplets in the region near the exit of nozzle, while the self-similar velocity profiles are fitted by two empirical correlations to describe the non-dimensional axial and radial velocities, respectively. The temperature field within the spray is measured by a small thermocouple. The temperature measurements provide detailed quantitative information of both radial and axial temperature distributions of droplets within the spray. These experimental results provide deep understanding into the whole characteristics of two-phase flashing spray of volatile liquids.     

基于VOF-DPM模型的离心喷嘴中的燃油流动及雾化特征研究

针对燃油在离心喷嘴中的内部流动及其外部雾化过程,采用VOF-DPM模型对其进行了数值模拟研究。分析了压力对喷嘴出口处空气芯大小和液膜厚度的影响,得到了液膜破碎长度和雾化锥角等雾化特性,应用实验测试结果对数值模拟进行了验证,并与流体体积函数法(VOF)和离散相追踪法(DPM)进行了对比。结果表明：VOF-DPM模型可以真实反映离心喷嘴的内部流动和外部雾化特性,研究发现了与实际雾化过程符合的液膜破碎存在孔洞破碎和边缘破碎两种形式;捕捉到了在液膜表面的波动及气动力共同作用下液膜失稳破碎形成液滴的过程;燃油流动及雾化特性随着压力增加发生变化,喷嘴内空气芯直径增大,出口处液膜厚度减小,液膜的破碎长度下降。