[發(fā)明專利]超聲波與壓力旋轉霧化器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073147.2
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101703980A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 鄭群;朱榮凱;王杰;岳國強;張正一
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B05B17/04
• 分類號: B05B17/04;B05B17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種霧化裝置，具體地說是一種耦合了超聲波的壓力旋轉霧化噴嘴。

背景技術

超細霧化是實現(xiàn)燃氣輪機濕壓縮技術被廣泛應用的前提和關鍵技術之一。在濕壓縮過程中，液滴的尺寸大小直接決定了濕壓縮系統(tǒng)的工作性能，只有被完全蒸發(fā)的液滴才能使?jié)駢嚎s系統(tǒng)發(fā)揮最大的潛力。液滴太大，除了不能完全蒸發(fā)外，較大的液滴會沖擊壓氣機的葉輪，縮短壓氣機的使用壽命。這就要求開發(fā)一種新型的霧化噴嘴能產(chǎn)生索特直徑在幾個微米到十幾微米的霧滴，以滿足濕壓縮的要求。

壓力旋轉噴嘴是一種利用噴嘴內(nèi)部的旋流件使液體產(chǎn)生高速旋轉，并在收斂的通道內(nèi)加速噴出，形成空心錐狀液膜以致霧化的霧化器，其特點是形成的霧滴索特直徑較小，分布較為均勻，其缺點是在其索特直徑小到一定程度之后，若想進一步減小液滴尺寸需要極高的噴射壓力。為了進一步降低壓力旋轉噴嘴的霧滴尺寸，并考慮到壓力旋轉噴嘴是一種液膜霧化，超聲波被耦合進壓力旋轉噴嘴中。通過精心控制壓力旋轉噴嘴的噴霧角，使由超聲換能器產(chǎn)生的高頻振動直接作用到壓力旋轉噴嘴所形成的液膜上，可以實現(xiàn)進一步的霧化。

與本發(fā)明有關的公開報道有：JP4169705(A)JP4169704(A)和JP4169703(A)這三份專利專利文件中公開的技術方案，主要針對的是簡單直射式壓力噴嘴和超聲波噴嘴的結合；US?3784105(A)、GB?941181(A)和GB?1355647(A)的專利文件中提到了三個以超聲波霧化為主，在液體出口處加一個能使液體旋轉起來的小帽的噴嘴的技術方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠為燃氣輪機濕壓縮系統(tǒng)提供索特直徑在幾微米至十幾微米之間的超細霧滴的超聲波與壓力旋轉霧化器。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

包括超聲波換能器和壓力旋轉液體噴口兩個部分；所述的超聲換能器包括換能器后蓋板、預緊螺栓及螺母、壓電晶體和噴嘴前蓋；所述的壓力旋轉液體噴口包括引流件、墊片、旋流件和噴嘴頭；壓電晶體通過預緊螺栓及螺母加緊在噴嘴前蓋與換能器后蓋板之間；噴嘴頭安裝在引流件置于噴嘴前蓋前端，引流件和旋流件置于噴嘴頭中，引流件與旋流件中間夾墊片，噴嘴頭和噴嘴前蓋之間有O型密封圈；旋流件中間開有旋流室。

本發(fā)明還可以包括：

1、旋流件中間的旋流室有一個錐狀的漸縮流道，旋流件側面開有導流孔，所述導流孔的開口方向與旋流室內(nèi)壁面垂直相切，導流孔的個數(shù)為1-4個，均勻分布于旋流件側面。

2、引流件為單側開槽，槽寬和槽深的比值為1.5-2.5。

3、超聲換能器的工作頻率在40kHz-120kHz。

4、噴嘴頭開圓錐孔。

本發(fā)明中的旋流件、墊片、引流件和噴嘴前件使用的材料為高級不銹鋼，而其他部分用耐高壓合金鋼即可。

本發(fā)明是根據(jù)壓力旋轉噴嘴的液膜霧化機理和超聲霧化的毛細波機理發(fā)明的。

壓力旋轉噴嘴的液膜霧化機理認為從壓力旋轉噴嘴噴出的液體是以空心錐狀液膜形式存在的，在環(huán)境介質(zhì)氣動拽力的作用下，液膜上的微小擾動被放大，形成較大的擾動，受大擾動的影響，液膜表面會產(chǎn)生明顯的波動，這種液膜不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生液絲，最終形成液滴。

超聲波霧化的毛細波機理是當液膜流過高頻振動的固體表面時，在液膜的表面會形成毛細波，毛細波的波峰在拜托了液體的表面張力束縛之后便形成細小的液滴。

結合這兩個機理，具體做法如下：液體首先通過引流件，偏離中心位置，然后流過旋流器，產(chǎn)生高速旋轉的液膜，超聲換能器通電后將電能轉化為固體表面的振動能，固體表面的振動會對液膜會產(chǎn)生極強的擾動，從而增加霧化的湍動能量，提高霧化質(zhì)量。

本發(fā)明提供的霧化裝置，可以在壓力旋轉噴嘴的基礎上進一步產(chǎn)生索特直徑為幾微米到微米的液滴，克服了壓力旋轉噴嘴在液滴尺寸小到一定程度之后的壓力瓶頸。

與JP4169705(A)JP4169704(A)和JP4169703(A)這的專利專利文件中公開的技術方案相比，本專利所采用壓力旋轉式噴嘴與超聲波噴嘴結合有實質(zhì)的區(qū)別；與US?3784105(A)、GB?941181(A)和GB?1355647(A)的專利文件中公開的技術方案相比，本發(fā)明是以壓力旋轉霧化作為主要霧化手段，超聲波作為輔助手段，這要求本發(fā)明在設計時首先考慮旋流室的設計，旋流件+墊片+導流件的設計使本發(fā)明的工作壓力大大提高，充分使壓力旋轉霧化的優(yōu)勢得到發(fā)揮。在此基礎上，輔以超聲波的作用，使得本發(fā)明能達到濕壓縮對霧滴粒徑的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構剖面示意圖；

圖2是旋流件的示意圖。

具體實施方式