液-液雾化的射流特性与粒径分布

液滴的粒径分布是液-液循环流化床制取流体冰技术的关键因素之一。在流化床实验装置上,采用快速摄像与图像处理相结合的方法,研究低流速下液-液单孔雾化的射流及其对液滴粒径分布的影响,射流长度的变化和液滴的粒径分布运用数学统计的方法进行分析。研究结果发现,当射流速度大于1.14m/s时,开始出现射流;各个流速工况下射流长度的波动具有随机和非周期的特点,其均值与方差随射流速度增大的总体变化趋势是先增大后减小;转折点在射流速度为6.58m/s时,在射流长度波动的峰点处形成球形或锥形射流顶部是液滴的粒径具有大小差异及其运动路径发生摆动的主要原因;各流速工况下,液滴的粒径分布与Rosin-Rammler分布符合的很好;研究结果为液-液循环流化床实际运行时控制雾化形成液滴的粒径分布提供可靠依据。     

基于计算流体力学的柴油机选择性催化还原系统尿素水溶液喷雾特性分析

为探究影响柴油机排气管尿素水溶液（ureawatersolution,UWS）雾化效果的因素,搭建了UWS喷射试验台架,通过激光粒度仪测得尿素液滴粒径分布,并运用Rosin-Rammler函数对试验获得的累积粒径分布进行非线性拟合,利用计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）软件对柴油机负荷工况、UWS喷射温度和排气管壁温3种不同因素对UWS喷雾雾化特征、NH3浓度分布及液膜形成的影响进行仿真计算。结果表明：低负荷工况下的排气流量和温度低,UWS喷入量少,尿素液滴分解NH3的速率较低,80 ms时刻NH3主要分布在排气管中游;中高负荷工况,排气温度高、UWS喷入量多,有利于尿素蒸发热解生成NH3,该时刻NH3浓度区域偏离轴线,贴近排气管上表面;喷雾液滴粒径随UWS喷射温度的升高而减小,范围在1～12μm,空间内NH3浓度小幅增加,液膜沉积率随喷射温度升高显著降低;排气管壁温对UWS喷雾液滴粒径和蒸发热解速率影响较大,壁温升高加快了液滴粒径减小的速度,当壁面温度为473 K时,150 ms时刻下液滴粒径主要集中在30μm以下,附着壁面的液膜厚度明...     

液-液射流雾化的数值模拟与实验研究

建立了液-液雾化机理的数值模拟平台与实验研究平台,对水在非相溶溶液中的喷射雾化机理进行了研究。应用VOF-CSF多相流模型对雾化过程进行了数值模拟,并在相同工况下进行了实验验证和对比。研究表明,所建立的数学模型能成功地模拟连续射流雾化过程,与实验结果取得了非常好的一致性。通过数值模拟和实验相结合的方法,对雾化过程中的射锥高度、射流速度、非相溶介质流速等关键因素的影响进行了探讨,获得了相应的规律:在确定的雾化条件下,雾化液滴粒径呈现出离散性;液滴的运动方式随射流速度的增加由规则逐渐过渡为紊乱;射流速度为3.5 m/s与非相溶介质流速为0.18 m/s时,雾化射锥高度变化趋势发生转变。本文的研究结果对认识液-液射流雾化机理以及相应的工程应用,具有重要的指导意义和实用价值。     

入口雷诺数对压力旋流喷嘴雾化特性的影响

为了揭示介质流量和介质黏度在压力喷嘴雾化过程中的作用机制,采用大涡模拟(LES)与体积函数模型(VOF)相结合的模拟方法,探究了喷嘴内部流动情况,分析了入口雷诺数对喷嘴流量系数、雾化角和雾化粒径等雾化特性的影响。结果表明：随着雷诺数的增加,喷嘴出口液膜厚度变薄,喷嘴流量系数降低;在高雷诺数下,流量系数受其影响较小;随着雷诺数增加,喷嘴雾化角增大,当雷诺数低于1 000时,雾化角增大现象更为明显,相同雷诺数下雾化角几乎相等;当雷诺数较高时,雾化液滴索特平均粒径更均匀,液滴粒径分布更接近R-R分布特征。     

气泡雾化喷嘴雾化性能的试验研究

在竖直向下喷射方式下,对三种不同结构尺寸的喷嘴的雾化特性及性能进行了试验研究。试验在常温常压下进行,液体采用水,雾化气为压缩空气,采用PIV技术来测量雾化颗粒的平均粒径。试验结果表明:增大气液质量流量比;增大空气注入截面积;在喷嘴的最大流量范围内,增大液体流量均可提高雾化质量。     

喷淋脱硫塔喷嘴外流动数值模拟与实验研究

建立了一个喷淋脱硫塔喷嘴数值模型,研究了影响喷淋脱硫塔内气液传质的喷淋液流量与液膜平均破裂长度、喷嘴初始喷射角、液滴平均粒径的关系。设计了专门的测试平台和单匝螺旋喷嘴,采用快速CCD和数码照相机拍照对液膜和液滴运动进行了测试和分析。模型计算和实验结果均表明:液膜平均破裂长度随喷淋液流量加大而减小;液滴平均粒径减小随喷淋液流量加大而减小;在喷嘴出口缝隙高度等于4.25 mm时,随流量的增大,喷嘴的喷射角随流量的增大反而变小,大于4.25 mm后,在同一喷嘴缝隙高度下,喷射角随喷嘴流量的增加而增加。     

液柱冲击塔雾化特性的试验研究

液柱冲击塔内液柱雾化效果直接影响系统的脱硫效率,其中的影响因素主要有挡板类型、液体进口流量、气体流速以及喷嘴与挡板的间距。在一小型液柱冲击塔模拟试验台上,利用粒子图像测速技术（PiV）,测量模拟试验塔内液柱雾化形成的气-液两相流场。试验结果表明,上述结构因素和操作参数对雾化流场内液滴的尺寸及其运动速率有显著影响,并且发现流场中的液滴粒径符合Rosin-Rammler分布规律。     

旋流喷射液滴粒径与速度数量密度分布

建立了圆环旋转黏性液体射流破碎液滴粒径与速度联合概率密度函数;在此基础上,对压力旋流燃油喷射破碎液滴粒径和速度的数量密度分布特性以及碰撞和蒸发对破碎液滴粒径数量密度分布的影响进行了研究.结果表明:从液滴粒径数量密度分布角度看,存在一旋转强度,小于该旋转强度时,旋转不利于射流破碎雾化,只有超过该旋转强度后,旋转才会促进射流破碎雾化,轴向速度增大有利于射流破碎雾化;从液滴速度数量密度分布角度看,旋转总是有利于射流破碎与雾化,轴向速度增大对促进射流破碎雾化作用不明显;碰撞强度增加,破碎液滴粒径数量密度分布向粒径增大方向移动,粒径数量密度分布范围增大,粒径数量密度分布峰值变化不大;蒸发强度增大或蒸发持续时间增长,破碎液滴粒径数量密度分布向粒径减小方向移动,粒径数量密度分布范围增大,粒径数量密度分布峰值变化不大.     

小流量气泡雾化喷嘴试验研究

设计了一个1.2 kg/h的小流量气泡雾化喷嘴,利用粒子动态分析仪(PDA),对喷嘴下游流场进行测量,分析了液雾粒径和速度的分布规律及其相关因子,考察了气液质量流量比、进气压力、混合室长度对雾化特性的影响。结果表明,液雾粒径沿径向呈非轴对称分布,轴线下方平均粒径大于上方平均粒径,液滴粒径随轴向距离增加呈先减小后增大的趋势;液雾轴向平均速度呈钟形分布,喷嘴出口区域液滴轴向平均速度和均方根速度都比较大,两者值均随轴向距离增加而逐渐减小。喷嘴出口区域,液滴粒径与速度间负相关性很强,随轴向距离的增加,其相关性可以忽略。气液比增大液雾粒径减小;在相同的气液质量流量比(ALR)下,进气压力增大,雾化效果变差;混合室长度为其直径的2.5倍时,雾化效果较好。     

柴油机SCR系统尿素溶液喷雾特性的试验研究

应用多普勒粒子动态分析仪(PDA)研究了SCR系统尿素溶液喷雾的粒径及其分布特征。试验对比了有、无空气辅助喷射系统的喷雾粒径分布特征;测量了空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾在垂直喷雾轴线不同截面上的粒径分布;研究了空气压力及喷嘴的喷孔结构对喷雾粒径的影响。通过高速摄影得到空气辅助喷射系统尿素溶液喷雾的发展过程。试验结果表明:空气辅助喷射系统沿喷雾轴向喷雾粒径的大小及粒径分布变化不大,大直径液滴所占比例随着辅助空气压力的减小而增大,有倒角喷孔较无倒角喷孔更有利于喷雾雾化;无空气辅助喷射系统喷雾雾化效果较差,大直径液滴所占的比例明显增大。     

双毛细管静电雾化模式及雾化特性实验研究

通过可视化实验研究了双毛细管静电雾化现象。以无水乙醇为介质,使用PDIA、PIV和高速摄影方法测量和分析了雾化模式和液滴的粒径分布、径向与轴向速度分布和锥角变化。结果表明,当改变流量与电压时,静电雾化呈现滴状、纺锤状、脉动射流、稳定锥射流、多股射流等多种雾化模式。因流量与电压的变化导致单位表面荷电量变化,进而变化了表面张力使得各处粒径大小发生改变,发现双毛细管雾化粒径分布规律呈近似M型,雾化状态越稳定粒径波动越小,且粒径远小于单毛细管雾化粒径以及雾化范围更广。液滴径向速度分布呈线性,雾化状态越稳定线性关系越强,液滴与毛细管末端距离对径向速度近无影响,流量对轴向速度影响远大于电压。液锥锥角在稳定锥射流模式最小,脉动模式锥角达到最大。     

燃油喷嘴气液两相流雾化特性研究

以空气,水为工质,利用马尔文粒度分析仪对气液两相流雾化器喷嘴的雾化特性进行了详细的实验研究。测量了气,液两相流不同入口压力比条件下通过喷嘴后形成的液体雾化粒子的粒径分布,详细讨论分析了气,液两相压力及进气,进液方式对喷雾效果的影响,得出了喷嘴雾化过程中气液两相流量与气液两相压力之间的规律和 化原则,并对喷嘴的雾化机理进行了探讨。     

液雾碰壁对环形喷嘴雾化质量的影响

本文应用于基于激光衍射原理手瞬变喷雾场粒径分布测量系统，进行了液雾碰壁对环形喷雾雾化质量影响的实验研究，对液滴壁过程进行了理论分析，并提出了个液滴碰壁模型。     

旋转型气_液雾化喷嘴的雾化特性研究

使用激光相位多普勒分析仪PDA对旋转型气-液雾化喷嘴的雾化特性进行了实验研究。使用水代替油作为被雾化的液体,采用压缩空气作为雾化介质,测量了不同工况下的喷雾特性参数,如：喷雾液滴粒子的索太尔平均直径SMD和粒子速度等。实验测量结果表明,喷嘴在较小的气液比条件下可以达到较好的雾化状态,中心的液滴平均SMD可以达到40μm。随着压力和气液比的增加,雾化水平也随之提高,但是受喷嘴结构的影响很小。本文的研究为喷嘴的实际设计提供了基础依据。     

废水液滴蒸发的关键影响因素分析

为研究电厂脱硫废水蒸发的规律,对喷入锅炉尾部烟道内的雾化液滴进行数值模拟,分析了运行参数对雾化液滴蒸发时间的影响,并通过拟合得到了烟气温度与喷嘴最佳喷射质量流量的关系式。结果表明:当尾部烟气速度为10 m/s、雾化液滴初始速度为5 m/s时蒸发时间最短;确定了喷嘴最佳喷射质量流量,使得雾化液滴在进入电除尘器前完全蒸发,且烟气温度高于酸露点;喷嘴喷射质量流量与蒸发时间呈线性正相关,与进入电除尘器前的烟气温度呈线性负相关。     

hyd型低压除尘喷嘴雾化特性的实验研究

针对细微颗粒粉尘的治理问题,设计出模拟湿式除尘系统的实验平台,采用清水作为雾化介质,研究了hyd型低压精细雾化除尘喷嘴在孔径为0.4、0.5和0.8 mm时,不同雾化压力参数下流量、雾化角、雾化粒径等雾化特性。采用容积法测量喷嘴流量特性,基于Matlab和Scope Photo软件分析得出喷嘴孔径为0.4、0.5和0.8 mm时雾化角、雾化粒径大小及分布。绘制出雾化特性与压力的关系曲线,并通过Matlab软件对曲线进行拟合得出雾化压力与流量、雾化角和粒径的关系式。结果表明:雾化流量、雾化角与雾化压力成正相关,雾化粒径与雾化压力成反相关;流量特性和雾化粒径受喷嘴孔径的影响较大,孔径越大雾化角受压力的影响减小;实验结果为研究水雾在粉尘治理中的应用提供指导作用。     

小流量旋流喷嘴喷雾性能影响因素的试验研究

在超高压燃油喷雾试验台上测试分析了不同环境背压及喷射流量对适用于斯特林发动机的小流量压力旋流喷嘴燃料喷射性能的影响。结果表明:喷嘴的喷雾形态受燃烧室背压的影响最明显,背压升高,喷雾锥角减小;喷射流量的影响受背压的限制,中高背压下,流量增大到一定程度后锥角开始变小,流量继续增大,雾化效果变差。喷嘴设计流量的影响为:增大设计流量,相同工况下的喷雾锥角有增大的趋势,但有效雾化的最小临界流量值变大;设计锥角的影响和设计流量类似:较大喷射流量工况下,大设计锥角喷嘴对高背压的适应性较好。研究认为:小流量工况只能采用小设计流量的喷嘴,且对高背压的适应性较差;在大流量工况下,设计流量和设计锥角均较大的喷嘴对高背压工况具有更好的适应性。     

Y型喷嘴液膜随机破碎模型研究

采用Monte—Carlo法，综合考虑Y型喷嘴液膜破碎过程中表面扰动波长、液膜厚度及初始雾化液滴速度等分布的随机性，结合混合孔内气、液两相流动及二阶段雾化模型，建立Y型喷嘴雾化液滴粒度分布模型。利用FAM型激光粒度仪对实验喷嘴的雾化特性进行测试，测量结果与模型预测结果吻合较好。     

喷嘴安装角对横向气流中雾化液滴粒径影响的研究

建立了旋流喷嘴雾化的数值计算模型,将计算结果与静止大气环境下液滴粒径的试验数据进行了对比,证明该数值计算模型的准确性.利用数值计算方法,研究了旋流喷嘴在不同安装角下,喷雾进入横向气流场后液滴Sauter直径(SMD)的变化规律,给出了喷嘴出口下游矩形管道中不同截面上雾化液滴粒径的分布情况.结果表明:对于压力旋流喷嘴,安装角与液滴统计粒径呈多值关系;随着喷嘴安装角的增大,液滴粒径的分布变宽.     

背压环境下压力喷嘴雾化特性实验研究

自主设计一套能够为喷嘴提供稳定背压环境的实验台架和数据采集测量系统,并对某型号压力喷嘴进行背压环境下的雾化特性实验研究。本研究运用微小流量计测量喷嘴流量,经计算得到实验喷嘴的流量系数。雾化锥角随背压的增加而减小,最终趋于稳定值。粒径变化规律为:在距离喷口较近处,相同压差条件下雾化粒径随背压的增大而减小(约20%);距离喷嘴较远时,背压越大雾化粒径越大,增幅为10%~20%。在背压低于0.3 MPa时,同一高度处不同压差下雾化粒径大小差别明显;在背压达到0.4 MPa时,实验压差对雾化粒径无显著影响,粒径大小变化小于5%。