噴嘴知識
細霧噴嘴射流特性分析及霧滴分布特性研究
更新時間 2025-05-09
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壓力式細密霧化噴嘴是一種使液體霧化的重要裝置，在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。它不僅被廣泛地應(yīng)用于抑制火災(zāi)的蔓延、空氣的熱濕處理之中，而且在液體燃料的霧化燃燒、工藝清洗、除塵控制以及殺蟲劑的噴灑等方面也有著廣泛的應(yīng)用。與一般的霧化噴嘴相比，壓力式細霧噴嘴能提供細密的水霧，具有獨特的優(yōu)點。近幾年許多學(xué)者對噴嘴的射流特性及霧滴粒子分布等情況進行了相關(guān)的研究。其中，文[1]對高壓細水霧滅火噴嘴的射流特性進行了理論分析，對索太爾平均直徑隨壓力的變化關(guān)系進行了相關(guān)的研究。文[2]主要對氣液兩相壓力對霧化粒子尺寸的影響進行了實驗研究，同時對單相噴嘴霧化的效果也進行了一定的研究。文[3]對氣動旋流霧化原油噴嘴的索太爾平均直徑隨壓力的變化關(guān)系進行了相關(guān)研究。文[4]對雙路離心式噴嘴的索太爾平均直徑隨壓力的變化關(guān)系進行了研究。這些研究多數(shù)是針對氣動噴嘴的霧化效果展開的，而有關(guān)以霧化水為主要目的的直接壓力式細霧噴嘴的霧化特性的研究還比較少。因此，對壓力式細霧噴嘴的射流特性進行理論分析，對它的霧滴分布情況進行實驗研究，不僅具有重要的理論意義，而且具有較強的現(xiàn)實意義。
1.射流特性分析。
水從噴嘴噴出后其流動的外部結(jié)構(gòu)是典型的圓形紊動射流。其流動的外部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其中，未受到外界空氣卷吸影響而保持原來出口流速的中心部分稱為核心區(qū)（圖中的ACB區(qū)），之后的部分稱為發(fā)展區(qū)。從出口至核心區(qū)末端的部分為起始段，紊動充分發(fā)展以后的部分為主體段。起始段與主體段之間為過渡段，過渡段較短，在分析中為簡化起見將這一段忽略。噴霧系統(tǒng)的工作段主要在主體段，因此外部霧化特性分析主要針對主體段。
圓形射流雖然沒有固體壁面，但可以用邊界層微分方程求解[5]。取射流的中心軸為x軸，徑向距離為r(見圖1)。射流的速度用來表示，其中和分別表示軸向和徑向流速。由于在自由紊流射流中，周圍流體中的壓強為常量，即壓強梯度
2.霧化粒子分布特性
為了定量評價噴嘴在不同壓力時霧滴粒徑的分布情況，需要采用反映全部霧滴粒度大小的特征參數(shù)作為評價的指標(biāo)。特征參數(shù)有很多，按直徑分段作出的數(shù)量比例（頻率）、表面積比例（頻率）、體積比例（頻率）、累積體積比例分別稱為數(shù)量分布、表面積分布、體積分布及累積體積分布。它們均從不同的側(cè)面反映了霧滴譜的分布特性。其中，累積體積分布用累積體積百分?jǐn)?shù)來表示，它是指小于某個直徑的所有液滴的體積占全部液滴體積的百分?jǐn)?shù)，如D0.1，D0.5，D0.9分別表示體積百分?jǐn)?shù)（即粒子分布概率）為10％，50％，90％時所對應(yīng)的粒子直徑。
由于實際液霧中顆粒的尺寸不一會給分析問題帶來許多不便，因此經(jīng)常要用到平均直徑的概念，即設(shè)想存在一個液滴尺寸均勻的液霧，它在某方面的特性可以代表實際不均勻液霧的特性，該假想的液滴尺寸就是平均直徑，上面所提到的體積平均直徑即是其中之一。除此之外，液滴的平均直徑還有多種，如質(zhì)量中間直徑、數(shù)量平均直徑、索太爾平均直徑等，在這些平均直徑中，索太爾平均直徑常用。
關(guān)鍵詞語：細霧噴嘴,精細霧化噴嘴
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