气泡雾化喷嘴及其喷雾特性

液体燃料雾化机理和雾化方法的研究，对于强化液体燃料的燃烧过程有重要的意义。气泡雾化喷嘴是一种新型的雾化喷嘴，它与常规喷嘴相比有许多优点，因此对气泡雾化喷嘴的研究具有重要价值。文中着重介绍了国内外对气泡雾化喷嘴的理论研究以及试验研究。     

气泡雾化喷嘴雾化的特性实验

利用Malvern 2600/3600型激光散射粒度仪对三种不同结构的气泡雾化喷嘴的雾化特性进行了实验研究,并进行了理论分析。实验发现：影响喷嘴雾化特性的主要因素有空气注入压力、空气注入截面积、气液质量流量比、出口截面积和液体流量。提高空气注入压力和气液质量流量比、增大空气注入截面积可改善雾化效果,出口截面积和液体流量的增大则降低雾化质量。三种喷嘴中,A型更适合于工业应用。     

环状出口气泡雾化喷嘴液膜破碎过程与喷雾特性

主要研究了环状出口气泡雾化喷嘴出口下游液膜破碎过程与喷雾特性．当气液质量流量比为零时，出口下游形成空心封闭膜壳，表面波明显存在于液膜表面．随着气液质量流量比的增加，膜壳逐渐膨胀并在最薄弱部位被撕裂．利用DualPDA测量得到液雾颗粒的速度分布、直径分布与流通量分布特性；在主流区域存在负向运动的粒子同时颗粒平均速度明显降低．出口下游的速度分布曲线呈现双峰趋势，实验数据显示中心回流区域结束于距离出口30mm左右．索特平均直径的有关数据显示气泡的“爆炸”发生于出口下游5～15mm区域．流通量分布曲线也是双峰的，径向逐渐扩张，轴向逐渐降低，并且液雾主流区域流通量明显高于边缘区域的流通量．     

气泡雾化喷嘴流量特性的实验研究

两种不同结构形式的气泡雾化喷嘴 ,通过实验对其流量特性和混合室内的流型进行了研究。分析实验现象和实验数据发现 :喷嘴混合室内的流型取决于混合室直径 Dc、气液质量流量比ALR、注气孔截面积 A2 及气压 P2 、液压 P1 等参数 ;喷嘴的流量特性则主要受注气孔截面积 A2 、喷嘴出口截面积 A及运行压力等参数影响 ;流量系数 CD 与参数 X呈线性关系。另外 ,通过理论分析推导出喷嘴临界流量公式 :Ml=μAcaρa ( 1 ALR) ALR,且计算值与实验点符合良好。     

小流量气泡雾化喷嘴研究

对小流量气泡雾化喷嘴的流量和雾化特性进行了实验研究,发现喷嘴的流量特性比较复杂,气体流量和液体流量之间相互影响,不能独立控制某一方面。颗粒直径沿径向的分布呈现逐渐增大的趋势。较大的气液压差情况下的雾化效果较好。对于不同的设计流量、喷嘴出口截面的大小对雾化质量影响较小。空气注入孔直径越小,其雾化质量越好。使用多孔介质注入空气时的才轮质量好于小孔射流注气,即均匀注入空气有利于提高雾化效果。另外建立了一个可以用于直接计算颗粒分布的雾化模型,计算结果与实验结果符合良好。     

WDH型气泡雾化喷嘴的流量特性研究

ＷＤＨ型气泡雾化柴油、重油、渣油及奥里油燃烧器已在各行业的工业炉窑上得到了广泛应用。     

气泡雾化喷嘴雾化特性实验

利用Malvern2600/3600型激光散射粒度仪对三种不同结构的气泡雾化喷嘴的雾化特性进行了实验研究,并进行了理论分析。实验发现影响喷嘴雾化特性的主要因素有空气注入压力、空气注入截面积、气液质量流量比、出口截面积和液体流量。提高空气注入压力和气液质量流量比、增大空气注入截面积可改善雾化效果,出口截面积和液体流量的增大则降低雾化质量。三种喷嘴中,A型更适合于工业应用。     

气泡雾化喷嘴混合室内两相流型及喷嘴喷雾稳定性

利用高速摄影仪、摄像头和照相机对气泡雾化喷嘴混合室内的两相流型以及喷嘴出口下游喷雾的稳定性进行实验研究。研究表明，喷嘴混合室结构尺寸、气流质量流量比、液体流量等参数对混合室内的两相流型具有显著的影响，同时亦影响喷嘴喷雾的稳定性，其结果为气泡雾化喷嘴的应用提供了实验基础。     

气泡发生结构对乳化油喷嘴雾化特性影响的试验研究

本研究基于一种气泡气动多级燃油雾化喷嘴。雾化气动旋流部分结构参数一定的条件下,对第一级气泡雾化中的气液预混芯与气泡生成室相配合的结构进行优化设计,并利用APV激光测试技术对不同气泡发生结构下的雾化场进行实验测试,从而确定出合理的气泡发生结构。结果表明,预混芯的气孔数目、气液面积比,及气泡生成室的长宽比均对喷嘴雾化效果有影响。优化气泡发生器的结构参数对改进燃油喷嘴的燃烧性能,提高燃烧器的效率具有重要指导意义。     

气泡雾化喷嘴技术

介绍了气泡雾化喷嘴的结构特点、雾化机理,以及喷嘴参数对雾化性能影响的研究现状,并给出了相关的经验公式。目前的研究及实用表明,气泡雾化喷嘴可以在小气液质量流量比情况下获得较好的雾化效果,与普通的机械和介质雾化喷嘴相比,有节约燃料,减少污染等优点,具有广阔的应用前景。     

基于“液包气”雾化的脱硫喷嘴特性实验

在一种内置拉法尔气体喷管两相流“液包气”喷嘴的设计基础上,搭建了多相雾化实验台,进行了喷嘴雾化性能实验,研究了气液质量比（训）对喷嘴雾化颗粒粒径分布均匀性、索特尔平均雾化直径、雾化角等性能指标的影响,推导出“液包气”喷嘴液气压力比和气液质量比的经验公式及适用范围,得到了内置拉法尔喷管两相流“液包气”喷嘴气液质量比的临界点为0．057．结果表明：液气压力比随着硼的增大而减小;当w=0．057时,液气压力比为0．92;气体流量系数与气液质量比呈反比关系;“液包气”喷嘴单相雾化效果远差于两相时的雾化效果,且随着喷嘴液相压力的提高,雾化效果变好,但压力对雾化效果的影响越来越弱．     

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。     

渐缩型混合室引射式低压加热器的特性分析

将常规引射式低压加热器的圆柱形混合室改为渐缩型混合室,研发了一种新的渐缩型混合室引射式低压加热器,通过理论计算分析了进口参数和喉部直径对该装置加热和升压性能的影响,并将出口水温与试验结果进行了比较.结果表明：在蒸汽压力不变时,增大入水压力,加热器出口温度下降,出口压力升高,并均呈减缓趋势;当入水参数不变时,增大蒸汽压力,加热器引射系数增大,出口温度升高,但蒸汽流量对出口压力影响不大;增大混合室喉部面积可以降低出口压力,有利于提高加热器变工况运行下加热性能和实际运行的稳定性.     

燃烧室壁面形状对撞壁射流气体混合过程的影响

本文研究了燃烧室壁面形状对撞壁射流气体沿壁发展过程的影响，实验发现：射流气体撞壁后主要沿壁面发展；近壁区域会形成浓混合气层，并且混合很慢，本文提出了两种方法，１）在壁面设置矩形凹槽，并且利用环境的气流运动加快射流气体的混合。２）在壁面上设置条形障碍物，使射流气体脱离壁面形成空间流动，另外，本文也模拟了ＯＳＫＡ－Ｄ燃烧系统中燃油撞壁后的发展过程。     

仿柳叶形静态混合元件的流动及混合特性研究

与现有的叶片规则排列的静态混合器相比,仿柳叶结构的不规则叶片排列方式更容易使气流的流动变得紊乱复杂,加剧微团间相互作用,实现短距离混合。本研究采用FLUENT(商用计算流体力学)软件模拟了在叶片与水平方向轴线分别呈不同角度时仿柳叶型混合元件的抗流作用,并在风洞中利用热线风速仪完成了速度场测量。研究表明:静态混合元件不同叶片角度下的流场湍动能分布趋势基本相同;其沿程压降变化趋势也基本一致,当速度标准偏差系数小于20%,叶片与轴线夹角为60°时气流混合距离最短。结合CO与空气在混合装置内的混合情况分析得:仿柳叶型静态混合元件叶片角度的增加能够使流体在速度以及浓度混合均匀时所需距离变短。     

旋流角度对燃料掺混特性影响研究

为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NOx排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器,应用Fluent软件,选择Realizable k-ε和Species Transport模型,在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流区形态、甲烷的体积分数分布、温度场和污染物的排放进行了数值模拟。研究表明：随着内旋流角度从30°增加到50°,燃烧室内流场形成的回流区尺寸有减小的趋势,燃料的分布趋于均匀,主燃区最高温度从2 304 K降低到2 180 K, NOx排放呈先增大后减少的趋势,旋流角度为50°时NOx排放质量浓度为501.045 mg/m3。