雾化喷嘴液态工质的雾化原理

   对液态工质的雾化原理(机理)的研究往往滞后于雾化技术的应用,它是人们为了改进和完善雾化技术而开展的。20世纪30年代才开始对液体喷雾机理进行研究,目前还在研究之中,至今对有些雾化方式的机理也还研究得不够透彻。下面先介绍目前人们对几种主要雾化方式的一般性原理说明,然后对迄至今为止的几种雾化机理学说先作一些简要介绍,对深人开发研究喷嘴技术是十分有意义的。

 

几种液态工质雾化器原理的一般说明

当液体加压,由喷嘴以高速射入静止或低速气流中,由于喷嘴结构不同,其雾化过程也有些差异。

       1)直射喷嘴雾化过程

图3.1给出了直射式喷嘴雾化过程。当液体压力升高,喷射速度增大,在液体表面张力、粘性及空气阻力相互作用下,液体由滴落、平滑流、波状流向喷雾流过渡,图中同时给出了喷射速度(即流量)增大时,在上述液流状态时液柱长度的变化状态。从迁移流到波状流过渡到转折点的雷诺数Re=1800~2400,与液流的层流和紊流(湍流)的转折点是一致的。而粘稠液体的转折Re≥~3000时才可形成喷雾流。

2)离心喷嘴液膜射流雾化过程

图3.2给出的是旋流式压力雾化喷嘴(或称离心喷嘴)在不同油压下的雾化过程。在低油压下,喷射速度小,主要是表面张力和惯性力起作用。虽然表面张力克服了惯性力,使液膜收缩成液泡,但在气动力作用下破碎为大液滴。随着压力增大,喷射速度增加,液膜在惯性力作用下而失稳,破裂成丝或带状,与空气相对运动剧烈,表面张力及粘性力的作用减弱,液膜长度缩短,并扭曲,在气动力作用下破碎为小雾滴。更高压力下(3.0MPa)液体射流速度更大,液膜离开喷口即被雾化。一般离心喷嘴在压力为0.3~o.5血h时,即喷口出口处有一部分液膜也可投人燃烧过程。

        在研究上述雾化过程中发现液体的表面张力愈小则液膜可以在较薄时破裂形成细小丝、带以及聚缩为细小液滴。而粘性则有阻碍破碎的作用粘稠度愈大越不易雾化成滴只能形成细丝甚至是片或块状。另外也发现液体的粘性对液体在旋流室的旋流张度产生影响。当粘度低时旋流室内切向和径向分速增大雾化质量变好。在雾化中期表面张力起主要作用即影响液膜分裂。而在雾化后期粘性力、表面张力、油滴惯性力和空气阻力相互作用使液滴进一步分裂。