旋流式噴嘴霧化特性研究.pdf

1、旋流式噴嘴是實(shí)現(xiàn)液體霧化的有效途徑之一，與直射式噴嘴相比，它因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)力消耗低和中低壓霧化效率高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸引起人們的重視，并逐步應(yīng)用于礦井粉塵防治之中。但由于霧化過程的復(fù)雜性，目前對(duì)旋流式噴嘴的霧化特性還沒有形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，噴霧壓力與噴嘴孔徑的匹配也不盡合理，這已逐漸成為高效沉降粉塵的瓶頸。針對(duì)上述問題，本文采用理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)旋流式噴嘴的霧化特性進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，并對(duì)噴霧壓力及噴嘴孔徑進(jìn)行了合理匹配

2、。
　　在最大流量原理和動(dòng)量方程法的基礎(chǔ)上，結(jié)合角動(dòng)量守恒方程、伯努利方程及連續(xù)性方程對(duì)旋流式噴嘴內(nèi)流場(chǎng)的體積流量、切向速度分布及壓力分布進(jìn)行了理論分析，并推導(dǎo)得出相應(yīng)的分布表達(dá)式。
　　應(yīng)用Fluent軟件對(duì)旋流式噴嘴進(jìn)行了三維建模及網(wǎng)格劃分，并基于RNGκ-ε模型及VOF方法對(duì)不同噴霧壓力下不同孔徑的旋流式噴嘴的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究表明：在似固體旋轉(zhuǎn)區(qū)，液體的切向速度由0呈線性急劇增大，在勢(shì)流旋轉(zhuǎn)區(qū)，液體的切向

3、速度近乎呈反比減小，鄰近噴嘴內(nèi)壁時(shí)又呈線性急劇減小到0；液體在噴嘴內(nèi)壁處壓力最大，噴嘴中心處壓力最小，離噴嘴中心越近壓力越小，且減小幅度愈發(fā)顯著；沿噴嘴軸線方向，旋流室柱段到漸縮段的結(jié)構(gòu)變化不會(huì)引起顯著的壓力損失，但切向速度有一定程度的減小，在漸縮段液體的切向速度逐漸增大，壓力逐漸減小，從漸縮段向噴孔段運(yùn)動(dòng)的過程中，由于結(jié)構(gòu)的急劇變化，液體的切向速度和壓力均顯著減??；噴嘴孔徑為1.0mm、噴霧壓力為5MPa時(shí)霧化效果最佳。
　　利

4、用HX-6高速攝像機(jī)和DP-02激光粒度分析儀構(gòu)建了噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)旋流式噴嘴的霧化特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究表明：霧粒SMD在霧場(chǎng)中隨軸向距離的增大先急劇增大后迅速減小，在100cm之后漸趨穩(wěn)定；霧粒SMD在霧流中心處最大，沿徑向向外逐漸減小，距噴嘴較近的徑向截面其霧粒SMD分布更為集中；噴霧壓力、距噴嘴軸向距離、距軸心距離的增大以及噴嘴孔徑的減小，都會(huì)使得霧粒SMD分布更趨集中、均勻；噴嘴孔徑為1.0mm、噴霧壓力為5MPa時(shí)霧化效果