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。     

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.     

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。     

螺旋形实心锥喷嘴雾化特性试验研究

为了对氨法脱硫用螺旋形实心锥喷嘴的雾化特性进行准确预测,基于高速阴影技术和图像处理方法,对两种不同螺旋升角的螺旋形实心锥喷嘴的流量特性、喷雾场结构特征、雾化角变化规律、破碎长度、液滴空间分布及平均粒径进行分析。结合脱硫常用的空心锥离心式喷嘴,开展了两种喷嘴的稳定性对比分析。结果表明:螺旋形实心锥喷嘴的流量特性与螺旋升角无关,其喷雾场呈螺旋状同心锥面分布,雾化后液滴也呈螺旋形多层次分布,即实心锥分布;螺旋形实心锥喷嘴雾化角在喷注压降大于0.05 MPa时与螺旋形升角有关,与流量和喷注压降无关;考虑螺旋面升角对液滴平均粒径的影响,得到了新的索太尔平均直径(SMD)经验关系式,预测结果与试验结果趋势一致,且螺旋升角越大,液滴平均粒径越小;螺旋形实心锥喷嘴在喷注压降小于0.05 MPa时也能保证稳定雾化,而空心锥离心式喷嘴会出现约为9 Hz的自激振荡现象,喷雾场呈"宝塔形",且具有明显的Klystron效应。     

汽油机缸内直喷喷嘴结构参数对雾化特性的影响研究

为了改进缸内直喷汽油机用电磁涡旋式喷嘴的喷雾特性,对喷嘴孔径、螺线管电阻和涡旋片等结构参数进行了优化设计,并在喷雾试验台上对燃油质量流量、喷雾发展过程、喷雾锥角、喷雾贯穿距、针阀延迟和喷雾粒径分布进行了试验验证。结果表明:优化设计后的喷嘴的质量流率大于原商用喷嘴的质量流率,而质量流率的线性度接近原商用喷嘴。在相同喷射时间5ms及喷油压力9.5MPa下,当喷嘴孔径由0.55mm增大为0.70mm时,喷雾发展过程较为快速,燃油流量增加约56%,喷雾锥角增加10°,但喷雾不稳定性也随之提高,雾化粒径增大。不同喷油压力下的喷雾锥角变化较大,靠近喷嘴的喷雾轮廓与孔口设计有关。喷油压力增大时,其质量流率会随之增大,雾化粒径分布在10μm～20μm范围内的喷雾液滴体积分数也会随之上升,从而提高雾化程度。     

压力式喷嘴雾化性能的试验研究

利用单相喷嘴雾化测试系统对压力式喷嘴的雾化特性进行试验研究。采用高速动态摄像仪与扇形排状量筒结合计算机图像处理技术对液滴粒径分布、径向喷淋密度分布和雾化角等进行了测量和数据处理,得到喷嘴的雾化压力与雾化液滴粒径、径向喷淋密度分布及雾化角之间的关系。对于HHSJ-90210异型雾化喷嘴,当压力范围为0.05～0.5MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为0.831～1.621mm,条件雾化角为70.4°～91.2°;对于内螺纹喷嘴,当压力范围为0.07～0.52MPa时,雾化液滴的SMD平均粒径范围为2.23～3.52mm,条件雾化角范围在64.5°～78.5°。研究结果可为湿法烟气脱硫技术中此类型压力式喷嘴的选型提供科学依据。     

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。     

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%。     

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。     

真空闪蒸对R718旋流喷雾影响研究

为研究真空状态下闪蒸对于旋流喷雾的雾化角、轴向速度和液滴粒径的影响,搭建真空闪蒸试验台,采用高速摄影、相位多普勒粒子分析仪(PDPA)等进行流场测试。结果表明:当控制旋流喷嘴两端压差为常见值时(0.5～0.7 MPa),通过降低喷嘴出口背压或升高液相温度引起闪蒸,雾化角显著增加,增幅超过20。;闪蒸使喷雾轴向速度由3.06 m/s增加至6.79 m/s;闪蒸工况下雾化角与出口背压和液相温度均呈二次方关系,而在一定范围内轴向速度与液相温度呈线性关系,闪蒸对液滴粒径影响不大。     

大流量单混合孔Y型喷嘴的雾化特性

对大流量单混合孔Y型喷嘴的雾化性能进行了实验研究,分析了其流量特性以及气耗率对雾化粒径的影响.结果表明,单混合孔Y型喷嘴设计流量能够达到1000kg/h以上,且具有较细的雾化粒径;在气压一定时,随着水压的增大其水流量增大,气耗率减小;气耗率对雾化粒径的影响较明显,但当粒径减小到一定程度后,继续增大气耗率对雾化粒径的影响不明显;单水孔与多水孔Y型喷嘴的雾化性能无明显差别;改进的Y型喷嘴液膜随机破碎模型可较好地用于大流量单混合孔Y型喷嘴雾化粒径的预报.     

掺混燃油在离心喷嘴内的流动与雾化特性研究

燃料性质的改变会导致雾化特性的变化,针对乙醇掺混航空煤油在离心式压力雾化喷嘴内的流动与雾化特性开展了研究。通过耦合流体体积法(VOF)和离散相模型(DPM),研究了不同乙醇掺混体积分数下掺混燃油在离心式喷嘴中的内部流动和外部雾化过程。研究结果表明：在压差不变时,喷嘴内空气芯直径随着掺混燃油内乙醇体积分数的增加而增大;而液膜厚度则与空气芯直径成反比,随着乙醇体积分数的增加而减小。喷嘴出口的速度随着乙醇体积分数的增加而增大;在油膜表面的波动及气动力的共同作用下,油膜失稳形成液滴,获得了不同比例下掺混燃油在喷雾外流场内的喷雾粒径分布特征,随着掺混乙醇体积分数的增加,液滴的平均直径逐渐减小。     

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．     

喷嘴结构对喷雾特性的影响

为了解高压共轨喷嘴结构对喷雾的影响,试验采用三维相位多普勒粒子分析仪(PDPA),在高喷射压力条件下研究了不同的喷嘴结构的喷雾粒径空间分布情况.结果表明:高压燃油喷雾的粒径分布呈现轴线大、两边小的趋势,并在喷雾边缘稍微增加;同时随着喷射压力的增加,喷雾索特平均直径(SMD)的分布呈现粒径减小的趋势,小粒径区域逐渐向喷嘴顶端靠近,喷雾雾化效果随喷射压力增加而改善.随着喷孔直径的减小,喷雾总体SMD呈减小趋势;当喷孔直径减小到一定程度时,进一步减小喷孔直径对喷雾雾化效果的影响逐渐减弱.孔径为0.18,mm的喷嘴,喷雾SMD随着长径比(L/D为3.89~5.00)的增加而增大;孔径为0.13,mm的喷嘴,喷雾SMD随着长径比(L/D为5.38~7.69)的增加而降低.     

液包式雾化喷嘴出口锥角优化实验研究

液包式雾化喷嘴是一种新型脱硫雾化喷嘴,其出口锥角直接影响其雾化性能。采用图3所示实验台架,选用喷嘴出口锥角开展实验,并利用Winner318型激光粒径分析仪,进行了雾化特性试验。结果表明,内锥角的变化对雾化角的影响明显,而外锥角的变化对雾化角基本无影响;内、外锥角的改变对平均雾化粒径基本无影响,喷嘴的雾化角和平均雾化粒径随着气液压力比的增大而减小,当气液压力比达到1.5后,气液压力比的影响作用降低。     

基于制取流体冰的液_液雾化液滴粒径分布研究

采用数理统计方法研究不同实验工况下雾化液滴的粒径分布规律,研究发现:在不同实验工况下,雾化液滴的粒径大小均呈现一定的分布形式,且随喷射流量的增大,粒径分布的中位径总体变化呈减小趋势;通过Pearson x2拟合优度检验,液滴粒径分布假设为Rosin-Rammler分布函数时,其显著性水平在所有实验工况内均达到0.01;基于RosinRammler分布密度函数计算出不同实验工况下4种粒径的质量分数,喷射流量为50 mL/min时液滴粒径集中在0.7 ～1.0mm之间.     

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。     

脱硫废水在烟道中蒸发运动特性的数值研究

为了研究锅炉尾部烟道中脱硫废水的蒸发运动特性,建立了雾化液滴在烟气中蒸发和扩散的数学模型,利用数值模拟方法研究了脱硫废水雾化液滴在烟气中的蒸发过程,得到了蒸发过程中液滴平均粒径和蒸发距离等参数的变化规律,并比较了烟气和液滴性质对蒸发过程的影响.结果 表明:液滴完全蒸发时间随烟气温度升高、流速增大、水蒸气质量分数降低、液滴初始粒径减小、液滴初速增大、初温升高、喷射角度增大、喷水质量流量减少而减少;液滴完全蒸发距离随烟气流速的增大先缩短后增加,当烟气流速为10 m/s时,液滴完全蒸发距离最短,其他因素主要通过影响液滴蒸发时间来影响蒸发距离,液滴蒸发距离与蒸发时间呈正相关.     

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。     

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.