空气助力改善气化炉激冷室喷嘴特性的实验研究

设计了4种不同结构的用于气化炉激冷室内喷雾激冷的压力雾化喷嘴,采用马尔文激光粒度分析仪和数码单反照相机分别测量了不同压差、不同水流量等工况参数下的液滴粒径(SMD)D32分布和雾化角变化规律,并对4种喷嘴进行了优化选型。研究结果表明:雾滴粒径随压力的增加而减小,随水流量的减小而减小,空气助力可以明显改善液滴的雾化质量;雾化角随压差的增大先增大后趋于平缓;当压差增大到0.4 MPa时,雾滴粒径、雾化角等参数的变化渐趋平缓。通过比较气化炉激冷室中4种压力式雾化喷嘴的测量结果,1-2号内混式空气雾化喷嘴在4组喷嘴中具有最好的雾化效果,当气压为0.8 MPa,水流量为20 L/h时,SMD极小值为16,因此优选出喷嘴1-2作为气化炉激冷室冷模实验的定型喷嘴。     

重油燃烧器Y型喷嘴气液两相流动与雾化特性模拟

为改善重油雾化质量,针对沥青站重油燃烧器Y型喷嘴,运用CFD (Computational Fluid Dynamics)方法研究了喷嘴结构参数(混合室长度、入口直径比、入口夹角)与雾化参数(重油流量、空气入口压力、重油温度)对喷嘴气液两相流动与雾化特性的影响。结果表明,结构参数与雾化参数直接影响喷嘴内油膜厚度与气液两相速度差;不同参数下,喷嘴气耗率与液滴索泰尔平均直径的变化规律相反;综合考虑两个雾化性能指标,混合室的适宜长度为15~20 mm,入口夹角的合理范围为60°~75°,入口最佳直径比为1.0~1.1;为保证重油获得较好的雾化效果,空气入口压力应大于0.5 MPa,这为优化Y型雾化喷嘴的结构与运行参数提供了参考。     

内混式喷嘴流场的数值模拟研究

喷嘴的结构对燃油锅炉、加热炉的燃烧效率有着至关重要的影响。为了进一步提高燃油锅炉、加热炉的燃烧效率,提出了一种内混式蒸汽雾化燃油喷嘴结构,介绍了内混式雾化喷嘴雾化工作原理。建立了内混式喷嘴物理模型,采用CFD软件对内混式喷嘴的流场进行了数值模拟,探讨了内混式喷嘴雾化室的长度、气液比对雾化粒径的影响规律;同时,对喷嘴下游不同截面的雾化粒径大小分布规律进行了研究;并将平均雾化粒径模拟结果与常规内混式喷嘴经验公式的计算结果进行了比较。研究结果表明:内混式喷嘴的混合室长度最佳值是70~80 mm;随着气液比的增大雾化粒径减小;液体燃料第二次雾化主要发生在燃料离开喷嘴100 mm之内;同时,研究结果表明新型的内混式喷嘴的雾化粒径小于常规的内混式喷嘴的雾化粒径。     

超细雾化喷嘴的试验研究

对内混式空气雾化喷嘴和三流路临界空气雾化喷嘴进行了试验研究，得到有关几何结构尺寸和工况参数对雾化细度MMD的关系曲线和数据，找出了实现超细雾化喷嘴的一些有意义的参数，为此类喷嘴应用于超细雾化技术提供了可靠的依据和方法。     

超细雾化喷嘴的试验研究

对内混式空气雾化喷嘴和三流路临界空气雾化喷嘴进行了试验研究，得到有关几何结构尺寸和工况参数对雾化细度ＭＭＤ的关系曲线和数据，找出了实现超细雾化喷嘴的一些有意义的参数，为此类喷嘴应用于超细雾化技术提供了可靠的依据和方法。     

喷嘴雾化参数轨迹图像法测量实验研究

针对喷嘴雾化多参数同步测量问题,提出了基于图像处理的喷嘴雾化角、雾化细度、液滴运动速度及分布参数测量方法,利用背光阴影成像技术搭建了喷嘴雾化参数测量系统,建立了基于轨迹图像法原理的喷嘴雾化参数图像处理流程与算法,利用标准颗粒测量验证了该方法对颗粒粒径测量的精度,并开展了不同孔径与压力下扇形喷嘴雾化参数同步测量实验研究。结果表明:当雾化压力不变,扇形喷嘴孔径从0.66 mm变为1.10 mm时,雾化细度与液滴平均运动速度分别增加26.82%、10.42%,而雾化角随扇形喷嘴孔径增大而减小16.66%;当扇形喷嘴孔径不变,雾化压力从0.1 MPa增加到0.4 MPa时,雾化角与液滴平均运动速度分别增加47.71%、95.10%,而雾化细度随雾化压力增加而减小44.23%。这为雾化液滴特性研究与喷嘴性能评估提供了有效手段。     

同轴四通道喷嘴气流式雾化特性影响因素研究

提出一种新型同轴四通道喷嘴——由内到外采用气-液-气-液设置,最外环液体可以将合成气和氧气隔离,大幅降低喷嘴出口温度,可望延长气化炉中喷嘴使用寿命。为研究喷嘴雾化效果的影响因素,以水和空气为介质,利用马尔文激光粒度分析仪对同轴四通道喷嘴的气流式雾化液滴索特平均直径进行实验研究。发现对雾化效果影响程度从大到小依次为通道三、通道四、通道二和通道一;增大通道二、四液量分配比可以降低雾化粒径;增大外环液膜厚度会增大雾化粒径;通道一、三气量分配比对雾化颗粒的影响是非单调性的,雾化粒径先增大后减小。基于实验结果进行数值分析,拟合获得了同轴四通道喷嘴雾化液滴粒径关系式。     

大液气质量流量比双通道气流式喷嘴雾化滴径

在气流式雾化过程的有限随机分裂模型基础上,结合液滴分裂时间和液滴运动规律,分析了大液气质量流量比同轴双通道气流式喷嘴的雾化过程,得到了Sauter平均直径（SMD）的一般表达式.实验结果表明,得到的SMD的关系式的形式是合理的,通过实验确定相关模型参数后,可以用来预测大液气质量流量比条件下同轴双通道气流式喷嘴的雾化性能.     

假塑性流体雾化研究：Ⅰ.雾化特性的研究

本文采用二流式气动喷嘴，通过激光衍射粒径分布测量系统对假塑性流体料液的雾化特性进行了试验研究，得到了物料特性（主要指粘度）和操作参数（主要指气液质量比和空气速度）以及喷嘴液气出口面积比对雾滴平均直径和尺寸分布参数的影响，并进行回归，得到预测雾滴平均直径及尺寸分布参数的关联式。     

雾化器结构参数对循环流化床锅炉SNCR脱硝性能影响研究

还原剂雾化质量对循环流化床锅炉旋风分离器SNCR脱硝效率具有重要影响,为研究空气雾化喷嘴结构参数对雾化质量及脱硝效率的影响,采用数值模拟的方法对喷嘴的4个结构参数即撞击件长度、出口直径、混合室长度和气液入口交角,进行单因素分析和正交数值试验,结果表明影响旋风分离器烟气脱硝效率的主要因素是喷嘴出口直径,次要因素是撞击件长...     

双通道气流式喷嘴雾化特性实验研究

以清水和空气为实验介质,对同轴双通道气流式喷嘴雾化特性进行了实验研究,分析了喷淋量对雾化角及径向流通量分布的影响,分别考察了气速和喷嘴轴向位置对液滴索特平均直径(SMD)的影响。研究结果表明,喷嘴径向流通量分布随着雾化气量的升高而趋于集中,当气体流量高于1500 L/min时,雾化角随着气量升高而降低;喷口处气速与喷嘴轴向位置均是影响液滴SMD与粒径分布的重要因素,液滴SMD随着气速增大逐渐减小,当气速超过150 m/s时其下降趋势变缓,粒径分布均匀度显著提高;随着喷嘴轴向距离增大液滴SMD逐渐减小,当距离大于300 mm时其变化不再显著,但粒径分布均匀度显著提高。     

空气雾化喷嘴的液滴雾化性能实验研究

采用LSA-Ⅲ型激光粒度仪对一种常用的小流量空气雾化喷嘴的液滴雾化性能进行实验研究。实验主要测定了不同气液比、气相压力和液相压力情况下沿喷雾轴向不同位置处的液滴粒径分布。测定结果表明气液比和气相压力对雾化液滴粒径影响均较大,其中气相压力影响最大,气液比其次,液相压力影响最小。在本实验测定条件下,经过喷嘴雾化后在轴向100、200、300、400和500 mm位置处液滴的表面积平均直径（SMD）和体积平均直径（D43）出现波动性变化。通过对实验测得液滴粒径分布数据的分析,可以得到Rosin-Rammler分布函数中的特征参数和n,为定量计算液滴粒径提供理论基础。     

基于图像法的环雾状流液滴参数测量与分析

环雾状流广泛存在于石油化工领域,其内部流场测量具有重要意义。本文结合光学图像法和高速摄影技术对撞针式喷嘴的雾化特性进行了测量分析,以此为基础对基于雾化混合的环雾状流中夹带液滴特性开展了实验研究。利用高速摄影技术对喷雾进行可视化,采用单帧单曝光法对液滴尺寸和速度信息进行提取。研究发现,液滴速度随轴向距离增大呈衰减趋势,且相同轴向距离（约在径向位置10mm处）条件下,速度达到峰值;液滴索泰尔平均直径（SMD）随喷嘴孔径d₀的增大而增大,并与液相质量流量m_l和喷嘴上下游压差?p均呈负相关;另外,在环雾状流环境中,相同气压条件下液滴SMD随气相体积流量Q_g增大而减小,而相同气相体积流量条件下SMD随气压p_g增大而增大。基于实验测量结果,以气相韦伯数We_g和液相雷诺数Re_l为主影响参数,引入相间滑移和压力系数建立了基于量纲分析的环雾状流液滴SMD预测模型,平均绝对百分比误差MAPE为11.4672%。     

连铸二冷喷嘴内部雾化效果的数值模拟分析

连续铸造二次冷却(连铸二冷)中常用的喷嘴为内混式气水雾化喷嘴。其所喷射的二冷水对铸坯的质量有着重要的影响。根据某钢厂所用的内混式喷嘴数据,介绍了喷嘴雾化的原理,对常用工况下喷嘴内部的喷射芯喷出的液柱破碎情况进行了理论计算。采用CFD软件建立了喷嘴的物理模型,对其内部流场进行了数值模拟。根据模拟结果,分析了液柱在不同工况下的形态变化;计算了液柱We数的模拟值并与理论值进行了对比。综合考虑液柱形态及We数,表明增加进气压力能有效提升液柱破碎的程度,工况3(水压0.2 Mpa,气压0.2 Mpa)及工况4(水压0.2 Mpa,气压0.25 Mpa)具有较好的雾化效果。     

稳定段长径比对喷嘴雾化性能的影响

利用相位多普勒粒子分析仪,对BW J(Ⅲ)型干气雾化进料喷嘴的2种新型喷头雾化特性进行了冷态实验研究。在不同的喷嘴稳定段长径比下,对喷嘴的雾化粒径及喷射角分别进行了试验测量,并对雾化粒径和喷射角随长径比的变化规律进行了分析。同时,文中介绍了新型雾化进料喷嘴的结构、冷态试验研究装置和测量设备。结果表明,稳定段长径比对于雾化粒径及喷射角有比较明显的影响,试验结论为雾化喷嘴的设计提供了一定依据。     

新型洗涤分离器及加压喷嘴的设计计算

介绍了尿液回收技改中的新型洗涤分离器，对雾化器的雾化机理，对压力式离心喷嘴的结构、设计与计算以及各参数对液滴的影响等也作了介绍。     

受限空间内空心锥形喷雾-横流掺混规律

在自建的冷态横流-旋流喷雾两相掺混系统实验台上,采用PIV测量了掺混通道内气液两相掺混过程中液滴群的运动特性,获得了掺混流场中不同位置的液滴分布图像与流场结构特性。实验段结构为方腔（横截面尺寸为95 mm×95 mm）,喷嘴采用空心锥形雾化喷嘴。对影响掺混效果的主要参数（横流速度、喷嘴雾化压力、喷嘴雾化粒径）进行了详细研究,绘出了最佳掺混效果下各参数关系曲线。掺混过程主要受不同尺度的旋涡结构影响,液滴多富集于旋涡边缘,稳定的大尺度涡不利于掺混。提高掺混效果的途径即是避免流场中出现稳定的大尺度旋涡结构,采用喷嘴前倾布置、增加喷嘴个数、确定合适的横流速度均是提高掺混效果的有效途径。分析方法与研究结果为工程实际应用中掺混室结构的设计及掺混性能的改进提供了依据和参考。     

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴雾化特性的模拟

利用离散相模型对转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔内喷嘴的雾化特性进行模拟,分析了喷射角度、喷射压力、喷射流量及喷嘴水平间距等因素对雾化场索太尔平均直径(SMD)和蒸发效率的影响. 结果表明,在一定范围内随喷射角度增加,液滴在雾化场中的覆盖面增大,液滴驻留时间变长,蒸发效率增加,雾化场SMD减小,喷射角度大于60o时,SMD值减小缓慢. 随喷射压力增大,液滴蒸发效率增加,雾化场SMD减小,压力大于1.0 MPa时对SMD的影响较小. 随喷射流量增加,液滴蒸发效率减小,雾化场SMD增加,流量小于0.15 kg/s时,SMD增加幅度偏小. 两喷嘴水平间距越大,液滴分布面积越大,但对雾化场SMD影响较小. 在一定条件下,喷嘴间距约为800 mm时,截面速度分布较均匀.     

旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径的实验研究

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径进行了测试,分析了压力、喷孔直径和喷嘴流量对液滴索特平均直径(d_(SMD))的影响规律,研究了旋流压力式喷嘴液滴尺寸的分布规律。采用跨径(K)和均匀度指数(N)来揭示喷嘴低压喷淋质量。实验结果表明,d_(SMD)较大,超过250μm；d_(SMD)随喷孔直径增大而增大,随压力和喷嘴流量增大而减小；喷淋液滴尺寸分布均匀性较好,K小于0．65,N大于4。实验结果可以为旋流压力式喷嘴设计和改进提供重要的实验依据。     

压力喷雾分散模型初探

本文分析了旋涡式压力喷嘴的雾化机理,研究了液膜的受力情况,指出了液膜的分裂条件,推导出计算液滴直径的公式,其计算结果与实验数据较为吻合。