液态工质的雾化原理

对液态工质的雾化原理(机理)的研究往往滞后于雾化技术的应用,它是人们为了改进和完善雾化技术而开展的。20世纪30年代才开始对液体喷雾机理进行研究,目前还在研究之中,至今对有些雾化方式的机理也还研究得不够透彻。下面先介绍目前人们对几种主要雾化方式的一般性原理说明,然后对迄至今为止的几种雾化机理学说先作一些简要介绍,对深人开发研究喷嘴技术是十分有意义的。

几种液态工质雾化器原理的一般说明
压力雾化喷嘴
当液体加压,由喷嘴以高速射入静止或低速气流中,由于喷嘴结构不同,其雾化过程也有些差异。
1)直射喷嘴雾化过程
图3.1给出了直射式喷嘴雾化过程。当液体压力升高,喷射速度增大,在液体表面张力、粘性及空气阻力相互作用下,液体由滴落、平滑流、波状流向喷雾流过渡,图中同时给出了喷射速度(即流量)增大时,在上述液流状态时液柱长度的变化状态。从迁移流到波状流过渡到转折点的雷诺数Re=1800~2400,与液流的层流和紊流(湍流)的转折点是一致的。而粘稠液体的转折Re≥~3000时才可形成喷雾流。

2)离心喷嘴液膜射流雾化过程
图3.2给出的是旋流式压力雾化喷嘴(或称离心喷嘴)在不同油压下的雾化过程。在低油压下,喷射速度小,主要是表面张力和惯性力起作用。虽然表面张力克服了惯性力,使液膜收缩成液泡,但在气动力作用下破碎为大液滴。随着压力增大,喷射速度增加,液膜在惯性力作用下而失稳,破裂成丝或带状,与空气相对运动剧烈,表面张力及粘性力的作用减弱,液膜长度缩短,并扭曲,在气动力作用下破碎为小雾滴。更高压力下(3.0MPa)液体射流速度更大,液膜离开喷口即被雾化。一般离心喷嘴在压力为0.3~o.5血h时,即喷口出口处有一部分液膜也可投人燃烧过程。

在研究上述雾化过程中,发现液体的表面张力愈小,则液膜可以在较薄时破裂,形成细小丝、带,以及聚缩为细小液滴。而粘性则有阻碍破碎的作用,粘稠度愈大,越不易雾化成滴,只能形成细丝,甚至是片或块状。另外也发现液体的粘性对液体在旋流室的旋流张度产生影响。当粘度低时,旋流室内切向和径向分速增大,雾化质量变好。在雾化中期,表面张力起主要作用,即影响液膜分裂。而在雾化后期,粘性力、表面张力、油滴惯性力和空气阻力相互作用,使液滴进一步分裂。