内混式两相流喷嘴的雾化特性

　　液体雾化是专门研究如何将液体、熔融材料、固液气混相流体等物质雾化成细小液滴的科学.在燃烧领域,雾化技术是国内外研究的热门课题.本文通过研究目前常用内混式两相流喷嘴的雾化流量特性,并应用溶蜡法研究喷嘴的雾化特性,对两相流喷嘴的设计和应用具有十分重要的指导意义.

　　1 实验部分

　　1. 1 实验设备

　　Hx系列全自动电加热蒸汽发生器,上海华征热能设备有限公司;加热筒和蒸汽加热器,镇江三维电加热器有限公司;喷嘴,扬州盛旭科技有限公司,内混式两相流雾化喷嘴是加热炉、燃烧器等加热设备的关键部位,本实验所采用的雾化喷嘴如图1所示.

　　1. 2 实验内容

　　整个雾化流程由供液系统、供气系统、喷嘴和接雾系统组成.气相压力(pg)范围为011 ~016MPa,气相流量(Qg)范围0~20 kg/h.液相压力(pl)范围为011~015MPa,液相流量(Ql)范围为0~80 kg/h.气液两相流量采用秒表计时,电子秤称量气液两相的雾化前后的质量差,计算其流量,雾化粒度采用冷却后的石蜡粒径测试,测试前通过超声分离机将团聚的粉末分离,然后用NSCK-I型粒度分析仪进行粒度测试.雾化实验流程见图2.

　　实验通过气液两相流流量、压力、气液质量比来定量分析喷嘴内部气液两相的相互关系.通过测量改变气相压力,液相压力后的雾化粒径来研究雾化效果.本文采用流量与雾化效果相结合的分析方法,更深入、更全面研究两相流喷嘴的雾化特性.

　　2 实验结果与分析

　　2. 1 喷嘴流量特性的研究

　　喷嘴的流量特性是指喷嘴的气液两相流量与喷嘴的结构及气相压力之间的相互关系,它是喷嘴最主要的一项雾化性能指标,但是由于介质雾化喷嘴内部既有不可压缩的液体,又有可压缩的雾化介质,气液两相间存在强烈的相互作用,其内部的流动相当复杂,很多问题难以用纯理论方法解决,采用实验研究确定其流量特性仍然是主要方法之一[1].下面以水和蒸汽工质研究气液两相流量的相互影响关系.

　　2. 1. 1 气压对气相和液相流量的影响

　　气相压力在喷嘴雾化中起到加强雾化作用的同时,也影响液相的压力和流量.图3和图4分别为气液两相压力、流量的相互影响关系图.

　　由图3可以看出,随着液相压力的增大,液相流量在增大,在液相压力不变的情况下,随着气相压力的增大,液相流量减小.由图4可以看出,随着气压的增大,气相流量也增大.当气压不变时,液相压力对气相的流量起阻碍作用,随着液相流量的增大,其对气相的阻力也随着增大,因此气相在相同条件下流量减小,但总体上随气压的增大,气相的整体流量呈上升的趋势.