喷嘴液滴雾化细度和喷雾角测量装置的研究

　　1 前言

　　随着工业、经济的发展，雾化方法在燃烧、冷却、干燥、加湿、农药喷撒等诸多行业的应用越来越广泛。雾化质量是表征喷嘴性能的重要参数，也决定着实际工艺过程的质量效果。雾化质量是由雾滴群的尺寸分布、平均尺寸、喷雾雾化角以及流量密度分布等等特征参数来表征的。其主要指标有雾化角、雾化粒度。研制一种能测量喷嘴的流量、雾化空气流量、喷雾雾化角、雾滴群的尺寸分布、平均尺寸等一系列的特征参数的通用喷嘴试验装置对于衡量喷嘴的实际工作效率是很有必要的。

　　2 喷嘴雾化质量的主要性能指标

　　衡量雾化质量的主要指标有雾化角、雾化粒度等。

　　2.1 雾化角

　　雾化角有几种不同的表示方法。如图1 所示。

　　(1) 出口雾化角

　　在喷嘴的出口，作雾化边界的切线，两根切线的夹角即为出口雾化角，用α表示。出口雾化角的数值与理论计算值比较接近。

　　(2) 条件雾化角

　　在离喷嘴一定的距离处，作一垂直于雾化中心线的垂线，或以喷嘴出口中心为圆心作一圆弧，它们与雾化边界得到两个交点，该两点和喷口中心相连，两连线的夹角即为条件雾化角。国内常用的距 离半径为 200 mm~250 mm。在距离为 x mm处测得的条件雾化角用αx表示，在半径为 x mm处测得的条件雾化角用αR=x表示。

　　条件雾化角随所用的距离或半径而变，是有条件性的，它便于测量，能更真实地反映雾滴的运动方向，因此实际应用中常常采用条件雾化角来衡量雾化效果。

　　影响雾化角的因素很多，所以建立经验公式的难度也加大，美国纽约州立大学的N. Ashgriz 等人根据大量的实验结果提出了如下的经验公式：

　　式中，θ为雾化角;α为经验值，大约在 1.7左右;β取 500;;雷诺数 。为喷孔表面积与直径比，对于一个喷孔来说，其是一个定值。对于一个 =2.3 的喷孔来说，根据经验公式推算出的雾化角误差在5°左右。

　　大量实验表明：影响雾化角的因素相当多。对于空气雾化喷嘴，空气帽的结构对它的雾化角影响很大，圆形喷嘴与扇形喷嘴相比雾化角要小得多。

　　2.2 雾化粒度

　　雾滴形状的多样化使得雾滴的大小只能用某些具有统计意义的平均尺寸来表征，常用体积—表面积平均直径 D32表示，也就是索太尔平均直径 SMD(Sauter MiddleDiameter)。

　　对于雾化粒度的研究，比对雾化角的研究要成熟得多。影响雾滴粒度的主要因素有：喷孔直径、喷雾的工质压力和介质压力、喷嘴形式等等。