雾化喷嘴及其设计浅析

按喷雾形状和雾化方法对现有喷嘴进行分类,并介绍各类喷嘴的特性和应用场合;针对不同类型,具体分析了影响喷嘴雾化能力的相关因素;在分析相关因素的基础上,根据雾化机理和实验研究以及煤矿现场使用经验,提出改善喷嘴雾化能力的措施。     

微细金属粉末雾化喷嘴的设计进展

分析用于金属粉末生产的雾化喷嘴的结构设计,总结紧藕合雾化喷嘴、超高压雾化喷嘴、层流雾化喷嘴和固体雾化喷嘴的技术特点,具体介绍了双层固体雾化喷嘴的雾化机理.     

煤矿喷雾降尘系统雾化喷嘴的CFD数值仿真研究

矿井采煤过程中会产生大量的粉尘,目前主要以喷雾降尘为主。为深入研究入射水压和喷嘴口径对喷嘴内部流场和雾化效果的影响。笔者利用FLUENT软件对常用的带旋流芯的喷嘴在不同入射水压下内部流场进行了数值模拟仿真,得出了喷嘴内部的速度场在不同入射压力下的分布规律,以及在同一入射压力(1 MPa)下,不同口径喷嘴内部流体运动规律。并得出在一定范围内,喷嘴入射压力越大,雾化效果越好;喷嘴口径越大,雾化效果越好这一结论。     

X旋流压力喷嘴雾化锥角实验研究

为研究X旋流压力喷嘴的性能和参数,基于自行设计的喷雾实验系统,采用高速摄像仪成像方法,设计了5种不同喷嘴直径分别对应8种不同喷嘴供水压强的喷雾实验。实验结果表明:当X旋流压力喷嘴直径小于1.5mm时,喷雾雾化锥角随着喷嘴供水压强的上升而上升;当喷嘴直径大于1.5mm时,喷雾雾化锥角随着喷嘴供水压强的增加而减小;在相同供水压强下,喷雾雾化锥角随着喷嘴直径的增大而增大,且增大的幅度随着直径的增大而减小。     

不同结构喷嘴内外流场的数值模拟分析

选择矿井喷雾除尘常用的锥直型喷嘴和离心式喷嘴,利用FLUENT软件,基于VOF方法对不同结构的喷嘴以及喷嘴在不同进口压力下喷雾的内外流场进行数值模拟。模拟结果显示,锥直型喷嘴的出口速度大,离心式喷嘴的覆盖范围广;对于锥直型喷嘴,不同长径比下喷嘴处形成的负压区不同;同一种喷嘴的进口压力越大,其喷雾的出口速度越大,雾化效果越好,而进口压力对喷嘴附近的压力及雾化锥角影响较小。     

煤自燃防治气溶胶制备的试验

基于二流体超音速雾化技术原理,设计了二流体超音速雾化气溶胶制备系统和胶体粒度分布分析系统,应用该系统对雾化胶体粒度分布进行研究,测试了不同压力、不同型号雾化喷嘴在不同位置的雾化粒度参数。试验结果表明:供气压力为0.6MPa,水压力分别为0.6、0.8、1.0、1.2MPa时,沿喷雾轴向距喷头300、500、700 mm处随着轴向距离的增加,雾化粒径先变小后趋于稳定;在同一大气压和水压下,随着喷嘴孔径的变大,流量变大,雾滴平均粒径变小;液体压力为1.2MPa、气压为0.6MPa条件下MAL1130B1喷嘴雾化粒度最佳。     

供气压力对流体型超声喷嘴雾化特性及降尘效率的影响

为了掌握供气压力对流体型超声雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响,借助自主研发的煤矿井下喷雾降尘实验平台,对流体型超声雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测。实验所涉及的喷嘴雾化特性参数包括雾化角、射程、雾滴粒径等,降尘性能采用全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率进行评价。实验结果表明:随着供气压力的增大,喷嘴空气流量呈幂函数形式增大,而水流量呈指数函数形式下降,气液体积流量比不断增大;喷嘴雾化角和雾滴粒径随着供气压力的增大而逐渐缩小,而雾滴速度和射程则表现为随供气压力增大而逐渐增大的趋势;对于本次实验所选取的供水压力,供气压力由0.2 MPa增加至0.7 MPa,喷嘴空气流量约增加100 L/min,水流量约降低1.3 L/min,雾化角和雾滴粒径分别约减小75°和60μm,而雾滴速度和射程分别约增加7.5 m/s和210 cm。喷嘴全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率均随着供气压力的增大呈现先增加后减小的变化规律,并在某一个供气压力下获得最高值。供水压力p_L不同,获得最高降尘效率所对应的供气压力p_(air)亦不同,喷雾降尘效果较优的气水压力组合有1号(p_L=0.2 MPa,p_(air)=0.3 MPa),2号(p_L=0.3 MPa,p_(air)=0.4 MPa)和3号(p_L=0.4 MPa,p_(air)=0.5 MPa)。煤矿现场应采用以上气水压力组合,既可获得较为理想的雾滴粒径,同时能以较低的耗水量获得较高的降尘效率。     

气水两相流喷嘴特征结构对雾化性能影响的实验研究

设计加工了一种气水两相流雾化喷嘴和一套完整的实验系统,进行了不同特征结构参数下的雾化效果实验。研究表明,气孔的数量与孔径、水孔的孔径、气孔偏移角、出雾口形式均对两相流喷嘴的雾化性能有很大的影响,其中,气孔偏移角在低压能源下对喷嘴雾化颗粒尺寸分布有重要影响。为低能耗,小粒径的喷嘴结构的优化和除尘装置的设计提供了理论依据和关键技术支撑。     

气水两相流喷嘴喷射条件对雾化降尘影响的实验研究

喷嘴的雾化特性和喷雾降尘系统的设计直接影响到矿道雾化降尘的效果。文章设计加工了一种气水两相流雾化喷嘴,和一套完整的除尘系统实验平台,开展了不同喷射条件参数下的雾化特性实验和不同雾化特性的雾化降尘效果实验。研究表明,喷嘴雾滴粒径随着气压的增大而减小,随着水压的增大而增大,在一定气液比值范围内,喷嘴具有良好的雾化性能,粒径小,雾化均匀,在外流场中沿横向方向几乎不变,沿轴向方向逐渐增大;且实验发现降尘效率随着雾滴粒径和雾化量的的增大而减小,随着粉尘浓度的增大而增大,在雾滴粒径小于10μm时,对呼吸性粉尘的去除有良好的效果。为气水两相流喷嘴的使用和除尘装置的设计与布局提供了思路和关键技术支撑。     

司马煤业有限公司掘进机外喷雾喷嘴雾化特性及降尘性能研究

为掌握山西潞安司马煤矿综掘工作面掘进机外喷雾喷嘴的雾化及降尘性能,利用自行设计搭建的喷雾性能测试平台,对当前掘进机外喷雾喷嘴在不同工况下的雾化特性及降尘效率进行试验研究.研究结果表明:喷嘴的水流量随着供水压力的增大而增大,且不同压力范围内水流量变化幅度不同;喷嘴的雾化角及射程随着供水压力的增大表现出逐渐增大的趋势,喷嘴雾化角变化幅度较小,射程变化较大;随着供水压力的增加,雾滴粒径逐渐减小,雾滴粒径大小约在100μm;同时,喷嘴降尘效率随供水压力增加表现出逐渐增大的规律.综合考虑各种因素,得到该喷嘴的最适供水压力为1.5 MPa,此时喷嘴降尘的全尘效率为73.34％,呼尘效率为52.82％.     

高压雾化特性及降尘技术试验研究

通过对不同压力条件下孔径为0.15mm的撞针式高压雾化喷嘴的雾化粒径进行分析,并利用自制的高压雾化降尘试验系统对不同压力条件下的雾化降尘效果进行测试,通过降尘试验结果与雾化效果进行定性、定量分析,指出高压雾化压力与雾化粒径及降尘效果有着正向联系,但雾化压力增加到一定程度,降尘效果增加不再明显,试验研究数据表明该型号高压雾化喷嘴的最佳工作条件应为6MPa。     

喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究

对喷嘴雾化粒度的指标和雾化粒度的测定方法进行了分析,利用Winner313激光粒度分析仪设计了喷嘴雾化实验系统,对煤矿采煤工作面常用的5种喷嘴进行了5个压力下的雾化粒度测定,得到了各类喷嘴在不同压力下的D50、D90、D[3,2]等数据,根据数据分析得出：要对呼吸性粉尘有较好的捕集作用,就必须实现高压喷雾;8 MPa作为支架和煤机喷雾压力时的雾化粒度对采煤工作面降尘效果最佳。通过在综放工作面的实际应用,降尘率平均在90%以上。     

喷雾除尘雾化喷嘴流场仿真与分析

喷雾除尘是目前应用广泛的矿井除尘方法。为深入研究入射水压对喷嘴内部流场和雾化效果的影响,利用Fluent软件对一种常用的直射型喷嘴不同入射水压下内部流场进行了仿真,得出了喷嘴内部的压力场和速度场的分布规律。指出了入射水压对喷嘴内部流场压力和速度变化和液相水分布的影响,喷嘴入射压力越大,雾化效果越好。     

基于有限元仿真分析的高压雾化喷嘴设计及参数优化

为解决高压喷雾用喷嘴的耗水量大、堵塞和使用寿命短的问题,设计了一种利用导流孔实现水流螺旋混流的新型喷嘴,提出了影响喷嘴雾化效果的关键参数：水流入射角度、喷嘴腔体长径比和喷嘴出流直径,运用有限元仿真分析的方法对以上参数的影响效果进行了仿真研究。仿真结果表明:出流直径对雾化效果影响最大,减小出流直径可显著提高雾化效果;水流入射角度和腔体长径比两者合理配合可有效提高喷嘴的雾化能力,同时也影响了雾化的角度。以优化后的参数加工喷嘴进行试验,结果表明最低雾化压力为2 MPa,雾化角度和喷射距离等达到了设计要求,降低了对水质的要求,达到了节水耐用的目的。     

流体动力式超声雾化排水采气工艺适应性研究

针对流体动力式超声雾化工艺适应性,从气井基础井况出发,考虑喷嘴尺寸和井筒流态、日产气量等影响,计算不同产量和喷嘴尺寸下的雾化液滴尺寸,从而对该工艺适应性进行了分析。     

微雾喷嘴雾化特性及降尘性能

微雾喷嘴是一种改良型的湿式除尘构件.为了解其雾化特性和降尘效果,选用斯普瑞、泰格、LN这3种不同微雾喷嘴,基于现有实验平台及分析仪器进行了2组实验研究.结果表明:在出口直径相同时,随着水压的升高,3种喷嘴的流量、射程均增大,雾滴粒径减小,雾化角则先增大后减小;当固定水压时,这3种喷嘴的流量、雾化角和雾滴粒径随喷嘴出口直...     

高压喷雾雾化特性及降尘效率实验研究

为了研究喷嘴的雾化特性和高压喷雾降尘效果,在模拟井下巷道降尘装置性能实验平台上开展了喷雾降尘实验.利用Spraytec马尔文粒径分析仪对孔径为1.0 mm的压力型雾化喷嘴进行了5种不同压力下的雾化粒径测量实验,得到了该喷嘴在不同压力下的雾滴粒径数据;通过对巷道喷雾段前断面和喷雾段后断面的粉尘浓度同步测量,得到了不同喷雾压力下喷雾降尘效率数据.实验结果表明:对于该型号的喷嘴,随着喷雾压力增加,喷嘴流量增加,雾化粒径减小,当压力达到一定值后,继续增加喷雾压力,雾粒减小的幅度减缓;在风速和发尘浓度一定时,全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着压力的增加而增加,达到一定的压力值后增加的幅度减小;对于孔径为1.0 mm的喷嘴,降尘效果最佳的喷雾压力为8 MPa.     

基于喷嘴雾化参数的采掘工作面喷雾压力优化实验研究

为了对矿井采掘工作面喷雾压力进行优选,选择了4类矿井常用雾化喷嘴,对4类喷嘴在不同喷雾压力时包括雾化角、有效射程以及耗水量在内的喷嘴宏观雾化参数和雾滴粒径大小进行了测定,得出了喷嘴喷雾压力与喷嘴宏观雾化特性、雾滴粒径大小之间的关系,并以此为依据得出了采煤机和综掘机内喷雾压力应为2MPa,外喷雾压力应为4MPa,综放工作面放煤、移架、转载点、回风巷和综掘工作面转载点喷雾压力应为8MPa。现场应用表明,对采掘工作面喷雾压力进行优化后,综放工作面和综掘工作面降尘效果显著。     

内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘效率研究

为了掌握内混式空气雾化喷嘴喷雾特性及降尘性能,借助自主研发的喷雾降尘实验平台,对内混式空气雾化喷嘴与X旋流型压力喷嘴流量、雾化角、射程、雾滴体积分数、雾滴粒径、雾滴速度等喷雾特性参数及降尘效率进行了实测,并对实验结果作对比分析。结果表明:随着供水压力的增加,内混式空气雾化喷嘴水流量和气流量分别呈指数形式递增和递减,气液质量流量比不断下/2次方成正比。随着供水压力的增加,2种喷嘴的雾化射程、雾滴体积分数及雾滴速度均增大。X旋流型压力喷嘴雾化角明显大于空气雾化喷嘴,其喷雾作用范围更宽;随着供水压力的不断提高,空气雾化喷嘴雾化角呈现先增大后减小的变化规律,而压力喷嘴则一直以较小的幅度不断减小。空气雾化喷嘴由于有压缩空气作为助力,在供水压力较低时能获得较为理想雾滴粒径,且随着供水压力的增大,雾滴粒径不断增大;普通压力喷嘴的雾化粒径随着供水压力的提高而减小,且需在较高的供水压力下才能获得理想的雾滴粒径。在相同的供水压力下,空气雾化喷嘴雾滴粒径和水流量均小于压力喷嘴,而雾滴体积分数、雾滴速度及降尘效率均高于压力喷雾。气水喷雾较压力喷雾具有明显的优势,获得相同的降尘效率,气水喷雾耗水量仅约为压力喷雾的一半。     

高压喷嘴雾化特性试验研究

喷嘴的性能直接影响喷雾降尘的效果。基于室内模拟巷道降尘试验平台,对喷嘴在不同压力、孔径下的雾化特性进行试验研究。结果表明:当喷嘴孔径一定时,喷雾压力与喷雾粒径呈负相关关系,而雾滴分散性则与喷雾压力呈正相关关系;当喷雾压力一定时,雾化粒径与喷嘴孔径呈正相关关系。试验喷嘴的最优工作喷雾压力为6 MPa,并给出了最优喷雾压力下各孔径喷嘴的喷雾粒径分布范围与索太尔平均粒径。