超聲波霧化噴嘴霧化機制-捷龍

1.超聲波霧化噴嘴的優(yōu)勢：

一般霧化液體(油或水)都采用壓力霧化噴嘴(離心噴嘴)。當(dāng)液體流量太大時(或液體粘性過大時),由于離心噴嘴噴口尺寸增加,噴嘴出口液膜增加,造成液體霧化質(zhì)量惡化,液珠的索太爾平均直徑(dS,m)急劇增加。為了在液體流量較大時,得到理想霧化質(zhì)量,可以采用壓縮空氣(或蒸氣)作為霧化劑,來改善霧化質(zhì)量。霧化劑壓力一般在013~015MPa,例如Y型噴嘴,內(nèi)混式噴嘴和外混式噴嘴等。由于Y型、內(nèi)混式和外混式噴嘴,僅利用霧化劑的氣動能來霧化液體,因而所需霧化劑量較大,為了得到理想的液珠平均直徑,一般霧化劑占被霧化液體質(zhì)量的30%~60%。

超聲波霧化噴嘴,不僅利用霧化劑的氣動能,更主要依賴于超聲波能來霧化液體,因此,不但可以降低霧化劑的用量,而且可以進一步改善霧化質(zhì)量。

2.超聲波激發(fā)機理

氣體在噴口達到音速時,在噴口出口形成激波,這個激波是穩(wěn)定的。當(dāng)激波下游存在鈍體時,激波變?yōu)椴环€(wěn)定,出現(xiàn)壓力脈動,壓力脈動存在一定頻率,但脈動幅值不大。當(dāng)激波下游安裝一個固定頻率和該脈動頻率相同的共振腔時,由于共振使壓力脈動幅值大大增加。超聲波是由激波和共振器共同作用而產(chǎn)生的。

超聲波頻率和超聲波能量與噴口結(jié)構(gòu)尺寸和氣流的壓力有關(guān),噴口尺寸增加,頻率下降,超聲波能量增加。聲壓是直接影響霧化效果的一個重要聲學(xué)量,可用改變共振腔的幾何尺寸和增加氣流出口前的壓力兩種途徑來獲得較大的聲壓值。中科院聲學(xué)研究所從多種聲霧化燃燒器的實測中,總結(jié)歸納出計算頻率的經(jīng)驗公式:

f=c/4[h+013(dr-dc)]

式中h-共振腔深度,mm;dr-共振腔直徑,mm;dc-中心桿直徑,mm;c-常溫下空氣中聲速,m/s。

經(jīng)過實驗證實:用上述經(jīng)驗公式計算得出的頻率與實測頻率值存在誤差,誤差范圍小于10%。

3.超聲波噴嘴霧化機理

超聲波霧化機理完全不同于其它霧化形式。超聲波霧化有兩種因素在起作用,一個是高頻、高振幅的超聲波本身將高的聲波壓力作用在液體上以及超聲波在液體內(nèi)的空化作用使液體霧化,另一個是高頻振動的氣流所具有的劇烈的湍流脈動將液膜拉成液絲,碎裂成液滴而在氣動力作用下進一步霧化成液霧。

本設(shè)計噴嘴為離心-超聲噴嘴的組合,當(dāng)無霧化劑時,具備離心噴嘴霧化的特性,水從噴口噴出后,形成錐形水膜,水膜在離出口一定距離處,失穩(wěn)、破碎成大小不同的水珠,由于噴口尺寸大,霧化質(zhì)量差。有霧化劑時,由于高速氣流和超聲波的作用,錐形水膜離開出口后立即被霧化成大小不同的水珠,水珠隨氣流向下游運動。

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