[發明專利]一種能夠增強射流混合效果的噴嘴

在審

• 申請號: 201410692512.9
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104368463A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 姜楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B05B1/34
• 分類號: B05B1/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及實驗流體力學、流動控制技術領域，特別是一種能夠增強射流混合效果的噴嘴。

背景技術

在化工、輕工、冶金、制藥、動力機械、能源、環境等領域中經常要涉及將液體、氣體或氣、液、固多相混合物等在一定壓力下從噴嘴噴出，與噴嘴外環境中的流體進行混合的過程。

射流剛從噴嘴噴出時一般是有序的、規則的、互不摻混的層流狀態，不利于噴出物質與環境流體的混合。只有在一定的背景擾動下，層流逐漸發展成為湍流，才能實現噴出物質與外界環境流體的充分混合。為了加快混合速度，提高混合效率，縮短射流裝置的長度，一般希望盡量縮短射流從噴嘴噴出的層流階段，使射流盡快從層流轉變為湍流狀態，使得噴出物質與環境流體的混合更快、更充分。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠增強射流混合效果的噴嘴，該噴嘴能夠縮短射流從噴嘴噴出的層流階段，加快射流從層流轉變為湍流的過程，加快射流與周圍流體的混合速度，提高混合效率，縮短射流裝置的長度。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種能夠增強射流混合效果的噴嘴，包括噴嘴主體，所述噴嘴主體的出口橫斷面為圓形，在圓形出口的邊緣形成有向內凸出的N個齒片，N為大于等于2的整數，所有所述齒片沿周向均布，每個所述齒片呈等腰直角三角形，底邊弧長W＝0.28D，其中D為噴嘴的直徑。

所述齒片為2個。

本發明具有的優點和積極效果是：通過采用在橫斷面為圓形的噴嘴主體的出口邊緣形成至少兩個齒片的結構，提高了噴嘴中心線處的湍流度，提高了射流場的寬度，因此，能夠顯著縮短射流從噴嘴噴出的層流階段，加快射流從層流轉變為湍流的過程，加快射流與周圍環境流體的混合速度，提高混合效率。

附圖說明

圖1-1為本發明實施例1的結構示意圖；

圖1-2為本發明實施例2的結構示意圖；

圖1-3為本發明實施例3的結構示意圖；

圖1-4為本發明實施例4的結構示意圖；

圖2-1為本發明實施例1射流平均流場測量剖面的選取示意圖；

圖2-2為本發明實施例2射流平均流場測量剖面的選取示意圖；

圖2-3為本發明實施例3射流平均流場測量剖面的選取示意圖；

圖2-4為本發明實施例4射流平均流場測量剖面的選取示意圖；

圖3-1為本發明4個實施例與不加齒片的圓射流場在距離噴嘴出口3倍直徑的軸向位置湍流度的徑向分布比較圖；

圖3-2為本發明4個實施例與不加齒片的圓射流場在距離噴嘴出口4倍直徑的軸向位置湍流度的徑向分布比較圖；

圖3-3為本發明4個實施例與不加齒片的圓射流場在距離噴嘴出口5倍直徑的軸向位置湍流度的徑向分布比較圖；

圖3-4為本發明4個實施例與不加齒片的圓射流場在距離噴嘴出口6倍直徑的軸向位置湍流度的徑向分布比較圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1-1～圖1-4，一種能夠增強射流混合效果的噴嘴，包括噴嘴主體，所述噴嘴主體的出口橫斷面為圓形，在圓形出口的邊緣形成有向內凸出的N個齒片，N為大于等于2的整數，所有所述齒片沿周向均布，每個所述齒片呈等腰直角三角形，頂角θ＝90°底邊弧長W＝0.28D，其中D為噴嘴的直徑。

圖1-1～圖1-4分別示出了加裝2個、4個、6個和8個齒片的噴嘴。但齒片的數量是示意性的，并不是限制性的，還可以是3個、5個、7個和9個或更多個，原理相同，在次不再一一列舉。加裝齒片的數量不能是1個。

采用美國TSI公司生產的IFA300型恒溫式熱線風速儀對加裝不同數目齒片前后的湍射流的瞬時速度進行測量，采樣頻率50000Hz，每個空間點測量時間長度21秒，每個空間點測量速度數據量1048576。

請參見圖2-1～圖2-4，在熱線測量中，測量截面的選取方法如下：A-A截面為通過齒片齒尖的直徑與射流軸線所確定的縱截面。B-B截面為經過兩相鄰齒片所夾圓弧的中點的直徑和射流軸線所確定的縱截面。

經試驗證明：在A-A截面上的混合效率沒有在B-B截面上的混合效率好，這是因為在齒片側邊與圓弧邊所夾形成的流向小漩渦旋轉對B-B截面附近的流動卷吸影響最顯著。下面對B-B截面上的混合效率進行比較說明。