[實用新型]氣液兩相旋流大噴孔細霧噴嘴

無效

• 申請號: 200920087311.0
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN201454746U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 向曉東
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B05B7/26
• 分類號: B05B7/26;B05B7/02;B05B7/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

技術領域

本實用新型屬于一種氣液兩相旋流細霧噴嘴。具體涉及一種氣液兩相旋流大噴孔細霧噴嘴。

背景技術

目前，產生液體霧化的噴嘴有二種：單液體霧化噴嘴和氣液兩相霧化噴嘴。

單液體霧化噴嘴的霧化機理主要是絲狀分裂。液體以很高的速度從噴孔射出，由于表面張力和液體與外界靜止空氣間的摩擦作用，使液柱變成蛇狀振動的液絲，然后斷裂成霧。單液體霧化噴嘴的霧化效果較差，如果要產生平均直徑小于100微米的霧滴，必須是小噴孔、高液壓。單液體霧化噴嘴存在的問題是：孔口易堵塞，霧化質量差。

采用壓縮空氣沖擊液流能提高霧化質量，大幅度降低液壓，這就是氣液兩相霧化噴嘴。由于氣液兩相霧化噴嘴比單液體霧化噴嘴有更好的霧化性能，因此，氣液兩相霧化噴嘴得到越來越廣泛的使用(侯凌云，侯曉春.噴嘴技術手冊.北京：中國石化出版社，2007，第二版)。

氣液兩相霧化噴嘴的霧化機理主要是膜狀分裂。當氣液混合流以相當高的速度從噴嘴噴出時，能形成液包氣的薄膜狀霧滴群，氣體膨脹使液膜破裂成霧。增大氣壓，降低液量可進一步提高霧化效果。氣液兩相霧化噴嘴有2種型式：引射型和氣液碰撞型。

引射型氣液兩相霧化噴嘴是靠高速氣體射流在氣體噴口處產生的負壓將液體吸入噴頭內部，形成氣液兩相流。然后將氣液兩相流通入文氏管中使液體霧化。引射型噴嘴存在的主要問題是霧化質量不穩定，原因有2：

1.液體不能吸入引射型噴嘴導致不能形成液霧。根據氣體射流的擴散規律，當喉嘴距過大時，氣體射流截面積在進入喉管之前已擴散到大于喉管面積，喉管對射流成為單純的阻力，從而使噴射器無法抽吸液體不能形成液霧。另外，引射型噴嘴的氣體噴射存在氣流速度下限。如果噴口氣速低于下限，所產生的負壓不夠，液體無法吸入噴頭，不能形成液霧(吳偉烽，馮全科，向清江，呂俊賢.氣-液噴射器內兩相流流型分析.核動力工程.2007，28(6)，34-37)。

2.混合室中的回流作用導致無法正常噴霧。在氣體噴口和文氏管之間是氣液混合室，氣體噴口產生的高速射流區外側是回流區，回流區隨著背壓的升高不斷向混合室入口處移動。當背壓超過一定程度時，使入口處出現嚴重的回流現象，導致引射型噴嘴工作終止(王厚慶，沈超，王曉娟，陳炳錄，張鶴飛.氣液兩相流引射器的數值仿真及實驗研究.石油機械，2005，33(9)21-23)。

氣液碰撞型噴嘴主要靠高速氣液間的相互碰撞產生霧化。氣液碰撞型噴嘴有較好的霧化穩定性，但也有不足之處：

1.液相噴口易堵塞.由于氣液碰撞型噴嘴是靠高速氣液間的相互碰撞產生霧化，因此就要求液相噴口的直徑很小(通常小于1mm)，使噴液成為很細的液柱，這樣才容易在高速氣流的沖擊下破碎成霧(楊立軍，王維.兩相流乳化型細水霧噴嘴霧化特性研究，北京航空航天大學學報，2002，28(4)，413-416).如果液體有雜質(如濕法脫硫噴堿液有固體顆粒，噴油霧有油垢等)，細噴口極易堵塞.

2.氣液兩相霧化作用沒有得到充分發揮。碰撞型噴嘴僅有高速氣液間的相互碰撞作用，沒有利用氣液兩相流之間的剪切力。因此，氣液兩相噴嘴的霧化潛力有待進一步開發。

實用新型內容

本實用新型的任務是提供一種結構簡單、霧化質量好、無堵塞、液相中可含有固體顆粒物的兩相旋流大噴孔細霧噴嘴。

為實現上述任務，本實用新型所采用的技術方案是：噴嘴由進氣管、進液管、旋流筒和噴頭組成。在旋流筒的上端口同中心地固定裝有進液管，旋流筒的底部是一個與旋流筒內壁為一整體的截面為三角形的圓環；旋流筒的下端與噴頭同中心固定聯接，噴頭下部設置有噴孔；進氣管固定安裝在旋流筒內壁和進液管外壁之間，進氣管的安裝中心線位于旋流筒的等直徑段，進氣管的安裝中心線與旋流筒的中心線在空間上相互錯開垂直。進氣管、進液管和噴頭分別與旋流筒的安裝或聯接處均設置有密封件。

其中：噴頭的上部為圓環狀，下部為中空圓錐臺狀或半球殼狀；進氣管的裝入端外徑為旋流筒內壁半徑與進液管外壁半徑之差；進液管裝入端的端面位于旋流筒下端端口之上，進液管裝入端的外徑與旋流筒底部的三角形圓環的內徑之差為0.1～5mm。

由于采用上述技術方案，本實用新型由進氣管進入噴嘴的壓縮氣體在旋流筒內形成高速下旋氣流，高速下旋氣流在旋流筒底部與進液管裝入端之間所構成的環縫流出，此時，下旋氣流的旋切速度達到最大。當下旋氣流與進液管出口處的液流相遇時，高速旋切氣流將對液流產生強烈的剪切力和沖擊力，將液流撕碎，形成氣液混合流。隨后，氣液混合流在噴頭中空的混合室中進一步混合霧化，最后從噴孔高速噴出。因此，本實用新型具有以下優點：