[發明專利]氣液兩相壓平衡廣角均布細霧噴嘴

有效

• 申請號: 201210236501.0
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102716827A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 向曉東;吳高明;袁文博;肖揚;莫亞平
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司;武漢科技大學
• 主分類號: B05B7/04
• 分類號: B05B7/04
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;余麗霞

技術領域

本發明涉及適用于煙塵凈化、脫硫脫硝、氣體降溫、噴涂和消防等領域的氣液兩相流霧化噴嘴，尤其是指一種氣液兩相壓平衡廣角均布細霧噴嘴。

技術背景

霧化噴嘴有兩種：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，在表面張力和液體與外界靜止空氣間的摩擦力作用下，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，必須采用小噴孔、高液壓，這種結構的單液體霧化噴嘴存在的問題是：孔口易堵塞，霧化質量差。

氣液兩相霧化噴嘴主要是采用壓縮空氣沖擊液流提高霧化質量，大幅度降低液壓。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。

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壓力式噴嘴噴出時，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兩種型式：引射型和氣液碰撞型。

引射型噴嘴所需的液壓極低，可以是常壓（環境大氣壓），僅靠高速氣流在文丘里管喉部產生的負壓就可能將液體吸入文丘里管中，使氣液混合形成霧滴。引射型噴嘴存在的主要問題是霧化質量不穩定，原因有兩種：

一是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，引射流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（參見：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）。

二是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,?入口處將出現嚴重的回流現象，導致引射型噴嘴工作終止（參見：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（參見：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。

3、氣液碰撞型噴嘴所需液壓高于引射型噴嘴。

為了克服引射型噴嘴霧化質量不穩定的問題，同時有效發揮氣液碰撞型噴嘴的霧化潛力，中國發明專利ZL?2009?1?0063156.3，公開了一種采用下旋壓縮氣流，并利用高速氣流對液柱的沖擊作用，結合高速旋轉氣流對液柱的剪切作用，從而使液柱更易破碎形成液霧。盡管兩相旋流大口徑細霧噴嘴極大地改善了霧化效果，但仍有存在以缺陷：

1、所需的液壓較高（通常大于0.2MPa）。

2、由于在氣流和液體接觸面上的壓力不等，導致噴嘴末端的各個噴孔噴出的液量不等。

3、對于所有多孔噴嘴，無論是多孔單液體霧化噴嘴還是多孔氣液兩相霧化噴嘴，兩股霧化射流之間總存在噴霧分布不均的現象，該問題到目前為止還沒有得到很好地解決。

發明內容

本發明的目的就是要克服上述技術缺陷，提供一種霧化分布均勻性好、結構簡單且不會發生堵塞的氣液兩相壓平衡廣角均布細霧噴嘴。