集中雾化降温试验中的喷嘴性能测试分析

课题来源于国家教委高校博士学科点专项科研基金资助项目一‘利用沸腾炉原理蒸发降温系统的研究’。本文叙述了集中雾化降温装置的设计思路,对雾化降温系统中使用喷嘴性能的衡量指标和方法作了量化描述,并对几种喷嘴性能进行了试验分析和筛选,运行测试表明降温效果明显,为课题的继续进行打下了较好的基础。     

喷口结构对雾化流场影响规律的数值模拟

喷口结构形式对喷嘴雾化性能有重要影响,本文采用计算流体动力学方法研究了不同雾化气体压强(P0)下喷口结构对喷射气体流场及导流管顶端静压强(Pt)的影响规律,建立了紧耦合型、环缝HPGA(High Pressure Gas Atomizer)型和Laval环孔型三种喷口结构的喷射模型,并用Fluent软件进行了模拟计算.研究结果表明:三种喷嘴结构的抽吸压强及导流管顶端静压强径向梯度随雾化压强的变化表现出不同的变化趋势;Laval环孔型喷嘴在雾化压强较低时雾化性能最佳,HPGA型喷嘴在高压时雾化性能最佳;数值计算结果与试验观测值吻合较好.     

双层高压细水雾灭火喷嘴雾化特性实验研究

喷嘴是高压细水雾灭火系统的关键元件.由于离心喷嘴的雾化机理十分复杂,单纯的理论分析是远远不够的,必须进行大量的实验.为此,提出了雾滴直径及喷雾密度分布的测试方法,并对双层喷嘴的雾化特性进行了实验研究.     

双流体喷嘴雾化特性的试验研究

利用PIV测量技术,通过试验研究了两种双流体雾化喷嘴（气泡雾化喷嘴和Y型喷嘴）的雾化特性,分析了气液比、液体流量、喷嘴结构等对雾化性能的影响,研究结果表明：气泡雾化喷嘴的雾炬比双流体喷嘴更饱满,雾化质量更好;雾化颗粒平均粒径随着气液比增加呈现下降趋势,当ALR〉0.04,雾化颗粒平均粒径减小的趋势趋缓;随着被雾化液体流量的增加,雾化颗粒平均减小;在相同混合室面积条件下,增大雾化气注入孔截面积有利于雾化质量的提高.     

可溶气体析出气泡雾化系统雾化特性研究

设计了一套可溶气体析出气泡雾化系统,将二氧化碳在高压下溶入水中达到饱和状态,经节流孔降压后,二氧化碳在喷嘴的混合室内析出和水形成气液两相流,最后由喷嘴喷出.通过对两种类型的气泡雾化喷嘴进行喷雾实验,并利用三维激光颗粒动态分析仪(Dual PDA)进行数据采集和处理,对喷嘴出口下游平均速度分布和喷雾D10、D32:Dv0.9三种平均直径进行了理论分析,结果表明该方法完全可行,雾化质量很好,同文献中提到的其它气泡雾化喷雾平均直径相比平均直径更小.两种喷嘴中,加旋流的A型喷嘴雾化效果更好.     

大容量空气雾化水煤浆喷嘴的实验研究

对空气雾化水煤浆(CWS)喷嘴进行实验研究.提出适合于空气雾化的大容量撞击式水煤浆喷嘴,在实验台上研究结构参数对流量和雾化特性的影响,结合流体力学及雾化理论对喷嘴结构和实验结果进行分析.实验表明,影响喷嘴流量特性（气浆压力和流量间的相互关系）的主要参数有Y型气孔尺寸、混合室直径、浆孔直径、雾化头出口孔尺寸等,其中浆孔直径的变化显著影响浆压;出口孔径、Y型气孔尺寸的影响大于T型气槽宽度和混合室直径的影响;通过多元参数回归得到喷嘴流量特性的半经验方程;索太尔平均粒径(SMD)测量结果显示,较大的Y型气孔能够强化雾化头的雾化作用,改善雾化性能.     

超声波雾化喷嘴的试验研究

研究了超声波喷嘴的结构和加工工艺对喷嘴雾化性能的影响,得到喷嘴的最佳结构参数和加工工艺并测定该喷嘴的雾化特性。试验表明,该喷嘴能满足雾化要求,雾化剂占水量的15%以下,水珠平均直径在60～70μm范围。     

一种新型燃油喷嘴结构设计及仿真分析

针对DPF主动再生系统中燃油喷射单元IU工作雾化夹角要求和易积碳、滴漏等问题,设计了一种新型喷嘴,通过灵活选取喷嘴芯前端圆台夹角可以很好地满足雾化夹角要求,并且通过圆台与喷嘴体的密封可以很好地解决易积碳和滴漏等问题.本文应用Fluent模拟了相同压力和相同倾斜角的情况下,不同夹角喷嘴的喷射雾化情况,以及喷嘴出口截面径向位置上的压力、径向速度、轴向速度的变化情况,得到了不同夹角对喷嘴射流的影响规律.结果表明该喷嘴结构具有良好的雾化效果,本研究可为不同雾化夹角要求和不同场合的喷嘴设计提供参考.     

超声波雾化喷嘴的试验研究

研究了超声波喷嘴的结构和加工工艺对喷嘴雾化性能的影响，得到喷嘴的最佳结构参数和加工工艺并测定该喷嘴的雾化特性．试验表明，该喷嘴能满足雾化要求，雾化剂占水量的15％以下，水珠平均直径在60-70μm范围．     

水煤膏喷嘴雾化机理及影响因素分析

通过对气力式雾化喷嘴特性的分析,提出了水煤膏喷嘴雾化机理，分析了诸因素对水煤膏雾化性能的影响，确定了影响其雾化性能的主要因素，提出了可供工程应用参考的数据．     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

喷嘴流量特性对直接空冷机组喷雾增湿系统冷却效果影响的数值研究

为研究雾化喷嘴的流量特性对喷雾增湿系统冷却效果的影响,对喷嘴采购提供参考,以计算流体力学理论为基础,建立了某600MW直接空冷单元数值计算模型,采用离散相模型对液滴轨迹进行跟踪,以"有效水份额"来衡量喷雾增湿系统的冷却效果,并确立了汽轮机排汽压力计算方法。结合喷嘴在空冷单元内的布置位置,以普通工业实心锥形喷嘴为对象,分别研究了雾化压力、雾化角、流量系数及喷嘴孔径对冷却效果的影响,结果发现雾化压力、流量系数和雾化角对冷却效果有很大的影响,而喷嘴孔径对冷却效果的影响却不大。     

烟草制丝香料喷嘴雾化效果校验装置的设计

为解决双元喷嘴在烟草制丝生产线加香加料过程筒体设备内部雾化效果无法观测的问题,设计了一种双元喷嘴雾化效果离线校验系统。该系统由安装在移动小车上的喷嘴调整定位组件、蒸汽和空压气管路、料液输送单元及电气控制单元组成,在筒体外部模拟双元喷嘴的雾化运行状况,真实模拟了实际生产条件,反映出封闭空间内喷嘴雾化喷洒距离、雾化喷洒半径等生产工艺指标。在保证双元喷嘴雾化效果均匀的前提下,进行外接管路上各控制阀开启的时间和喷嘴的间隙调整,研究加香加料泵电机运行频率与料液流速之间的关系、喷嘴检验后的快速定位。结果表明:运用该系统能使封闭的不可观察空间内喷嘴雾化距离、雾化半径和效果粒径等指标变成可观察可测量的量化值。能使料液雾化均匀,消除了喷嘴滴漏产生湿团的现象,有效降低了加香加料过程的筒体黏附量。对稳定加香加料和回潮工序物料混合的均匀性起到关键作用,为设备使用和维修人员提供最佳雾化喷洒角度和雾化效果的量化数值。     

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程，对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初
步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理，简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量
过程.施加不同的喷雾压力，分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压
力时，测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向
速度和切向速度并进行对比.结果表明，与没加旋芯的喷嘴相比，加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好
的雾化效果，其雾化过程符合稳定性理论规律；在喷雾中心和边缘处，喷雾参数有显著的区别.     

可溶气体析出气泡雾化系统雾化特性研究

设计了一套可溶气体析出气泡雾化系统,将二氧化碳在高压下溶入水中达到饱和状态,经节流孔降压后,二氧化碳在喷嘴的混合室内析出和水形成气液两相流,最后由喷嘴喷出．通过对两种类型的气泡雾化喷嘴进行喷雾实验,并利用三维激光颗粒动态分析仪（DualPDA）进行数据采集和处理,对喷嘴出口下游平均速度分布和喷雾D10、D32、Dv0.9三种平均直径进行了理论分析,结果表明该方法完全可行,雾化质量很好,同文献中提到的其它气泡雾化喷雾平均直径相比平均直径更小．两种喷嘴中,加旋流的A型喷嘴雾化效果更好．     

煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究

从理论、实验和现场试验3个方面对高压喷雾雾化粒度的降尘性能做了深入的研究;对高压喷雾降尘机理进行了分析,提出了雾化粒度D50的计算式和雾化粒度捕捉最小粉尘粒度的相互关系式;利用测试范围在5～2 000 μm的Winner313激光粒度分析仪和喷嘴雾化测试系统,对煤矿常用的5种压力式喷嘴进行了4,6,8和10 MPa共4个压力下的雾化粒度测定,得到了喷嘴雾场不同位置的D10,D50,D90,D[3,2],D[1,3]平均粒径分布和650 μm以下的粒径分布,雾场位置(150-9)处的粒径随压力增加雾化粒度变小;根据理论、实验数据和综放工作面煤尘实际测定的粒径分布,确定了该面的喷雾降尘压力和喷嘴型号,通过现场应用,煤机外喷雾和支架喷雾压力从2 MPa提高到8 MPa后,移架工序的全尘由536.2 mg/m3降到97 mg/m3.     

螺旋型喷嘴雾滴分布特性实验研究

液体雾化是两相流研究中非常重要的课题,在农业、能源以及环境工程中具有广泛的应用。本文对TF6喷嘴的雾化机理及表征液滴尺寸的参数进行了理论分析,通过实验测量了该喷嘴在不同喷雾压力下液体雾化粒子的粒径分布,得出了粒子粒径与喷雾压力之间的变化规律,并得到了该喷嘴的临界雾化压力值。     

半干法压力旋流式喷嘴雾化性能数值模拟

对压力旋流式脱硫雾化喷嘴雾化特性进行了数值模拟研究,分析了各因素对雾化液滴粒径的影响,得到了喷嘴下游流场内液滴粒径和速度空间分布.计算结果表明:雾化液滴粒径与雾化压力和喷嘴直径成正比,与雾化介质黏度和表面张力成反比;液滴速度沿轴向方向急剧衰减,在距喷嘴200mm处几乎不发生变化,而在径向方向上呈中心低,边缘高的分布;在破碎和聚合的作用下,液滴粒径沿轴向方向呈先减小、后增加的趋势,大颗粒主要集中在雾炬外围.试验结果与计算值基本吻合.     

螺旋型喷嘴雾滴分布特性实验研究

液体雾化是两相流研究中非常重要的课题，在农业、能源以及环境工程中具有广泛的应用。本文对TF6喷嘴的雾化机理及表征液滴尺寸的参数进行了理论分析，通过实验测量了该喷嘴在不同喷雾压力下液体雾化粒子的粒径分布，得出了粒子粒径与喷雾压力之间的变化规律，并得到了该喷嘴的临界雾化压力值。     

新型水煤浆喷嘴试验研究与应用

本文提出了一种新型水煤浆喷嘴──撞击式多级雾化水煤浆喷嘴，该喷嘴雾化质量高，气耗率低，防堵性能好，使用寿命长，且具有良好的负荷调节性能。