X形旋流压力喷嘴质量中值直径预测模型

X形旋流压力喷嘴是喷雾降尘常用的一类喷嘴,喷嘴雾滴粒径是重要参数。为了更好地指导喷雾降尘过程中喷嘴的选型,对工业现场常用的6种X形旋流压力喷嘴展开了雾化参数试验研究。通过试验获得了喷嘴水流量、雾化角和喷嘴MMD实测数据,结果表明,X形旋流压力喷嘴MMD随供水压力增大而减小,随喷嘴出口直径增大而增大。在此基础上,根据已有的压力喷嘴MMD经验公式,采用多元非线性回归的方法,建立了X形旋流压力喷嘴MMD预测模型。经试验验证,模型预测值与试验值变化规律一致且平均相对误差仅约7%。所建立的预测模型可用于该类喷嘴MMD的理论预测,指导喷雾降尘工程应用中喷嘴的选型。

用于燃气轮机喷雾和强化喷雾系统中的旋流压力喷嘴的雾化特性

将水喷入燃气轮机压气机的进口正变成燃气轮机出力增加的标准技术。喷水湿化进气至95%的相对温度,并冷却进气接近湿泡温度是一种传统的进口喷雾技术的应用。而强化喷雾则是将相当于进气质量流量的2%的水喷入压气机的进口。这种技术允许微水滴进入压气机,对某一设计运行点形成压气机运行的不同条件。该技术正在发展,使燃气轮机总体性能最优化。取决于大气条件(温度与湿度),喷雾技术能使出力增加5-10%。当采用强化喷雾装置时的一般目标是每喷入1%的水,增加出力5%。本文将报告用于喷雾和强化喷雾装置中的旋流压力喷嘴的下游雾化特性的度验研究成果。成果来自于实验室和一个缩小的重型燃气轮机进气装置的多次试验研究。通过改变以下参数:喷嘴孔板下游距离以及大气温度和相对湿度,雾羽范围内的水滴尺寸和水的质量通量。喷嘴特性的主要依据是雾羽内的水滴颗粒度分布。水滴粒度分布要求在20～30μm范围之内。因为对于进口喷雾技术,由于过滤器室和压气机入口之间的滞留时间很短,水滴必须能迅速蒸发。对于强化喷雾技术,微水滴必须能追随气流进入压气机,以减轻它们对压气机叶片的影响及产生侵蚀的危险,而要如此,前提是水滴粒径是足够的小。水滴粒度分布通过采用以激光衍射和成像为基础的喷雾诊断技术。

X旋流压力喷嘴雾化锥角实验研究

为研究X旋流压力喷嘴的性能和参数,基于自行设计的喷雾实验系统,采用高速摄像仪成像方法,设计了5种不同喷嘴直径分别对应8种不同喷嘴供水压强的喷雾实验。实验结果表明:当X旋流压力喷嘴直径小于1.5mm时,喷雾雾化锥角随着喷嘴供水压强的上升而上升;当喷嘴直径大于1.5mm时,喷雾雾化锥角随着喷嘴供水压强的增加而减小;在相同供水压强下,喷雾雾化锥角随着喷嘴直径的增大而增大,且增大的幅度随着直径的增大而减小。

SCR系统压力旋流式喷嘴结构对近场喷雾特性的影响

选择性催化还原(SCR)系统是柴油机脱除尾气NO_(x)的核心,喷嘴的雾化性能直接影响NO_(x)转化率及尿素结晶,压力旋流式喷嘴比直流式喷嘴更有性能优势.以新设计的一款压力旋流式喷嘴为对象,结合试验数据,基于流体体积函数(VOF)法,耦合喷嘴内旋流与喷嘴外近场喷雾开展三维数值模拟,精准获取旋流液膜厚度、液膜锥角.基于喷孔内部流场与索特平均直径(SMD)的关系模型,实现喷嘴结构对喷雾雾化性能的直接耦合研究,进而获得了旋流室长度、旋流室直径、出口段长度和出口段孔径等压力旋流式喷嘴关键结构参数对喷雾性能的影响特性,结果表明:喷嘴几何参数调整需由气核生长情况判断;当气/液两相分界面呈多级阶梯型时,减小旋流室长径比、出口段长径比均可有效降低喷雾粒径,增强雾化效果.该新设计的压力旋流式喷嘴具备SMD小于30μm的潜力.

压力旋流喷嘴靶向喷雾猕猴桃授粉机器研究

猕猴桃的授粉质量会直接影响猕猴桃的坐果率、单果质量、外观品质和内在成分。本文以压力旋流式喷嘴为执行元件,通过试验获得最佳的猕猴桃靶向喷雾授粉控制参数。研制出喷雾授粉样机并通过了样机试验,验证了喷嘴直径0.4 mm、工作气压200 KPa、最短喷雾时间为350 ms、最大喷嘴偏角为20°、最大喷嘴移动速度为2.052 km/h时靶向喷雾授粉的可靠性。试验研究表明:在1 km/h运行速度下的靶向喷雾成功率为95.0%,2 km/h运行速度下的靶向喷雾成功率为85.0%。成功靶向喷雾的雾滴沉积分布较为均匀,不存在雾滴集中区域与空白区域。在喷雾距离为25cm的标准作业参数下的雾滴沉积覆盖率可达50.0%以上。

压力旋流雾化喷嘴雾化特性的研究

针对喷雾降尘中运用最为广泛的压力旋流雾化喷嘴,采用Fluent软件进行数值模拟分析,研究不同条件下压力旋流雾化喷嘴流场特性的变化。结果表明:空气芯始终存在于压力旋流雾化喷嘴内部;喷嘴出口处的轴向速度在速度场中起决定性作用,且在工作压力为4~6 MPa时,速度增量开始趋缓;喷嘴的雾化锥角随压力变化不大,当喷嘴出口直径在1~2 mm之间时,雾化锥角随喷嘴直径的增大而增大,且当喷嘴出口直径为2 mm时雾化锥角达最大值;结合工程实际,宜选择直径为2 mm的压力旋流雾化喷嘴在4~6 MPa的工作压力下工作。

活性剂对旋流喷嘴雾化特性影响数值模拟

本研究探究不同表面活性剂对压力旋流喷嘴雾化特性的影响。通过数值模拟方法,分析在8MPa喷雾压力下不同类型的表面活性剂的雾滴粒径大小及速度的变化规律。

引射空气对压力旋流喷嘴喷雾特性的影响

用定容器模拟斯特林发动机的燃烧室,以低硫柴油为介质,利用高速摄影仪和激光粒度仪,研究了空气引射对压力旋流喷嘴的喷雾发展规律和粒径分布的影响规律.结果表明,喷油量和气流引射对喷雾发展特征和雾滴直径分布影响很大,引射气流能消除静态喷雾初期的液体滴漏现象,使得形成稳定喷雾的时间变短,喷雾扩散度增大,雾滴扩散程度明显增大,宏观喷雾形态改善;气体引射使得喷雾粒径减小,粒径分布范围更加集中,雾化效果明显改善.

旋流压力式喷嘴低压喷淋特性

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋特性进行试验研究.分析喷嘴流量和喷孔直径对喷淋角、液滴Sauter平均直径(SMD)的影响规律,研究旋流压力式喷嘴喷淋液滴尺寸分布、喷淋介质径向通量分布及喷淋周相均匀度.结果表明,喷嘴流量越大,喷淋角越大,液滴尺寸越小;喷孔直径增加,喷淋角和液滴尺寸均增大.低压喷淋液滴SMD集中在250～550μm之间,属于大颗粒,得出计算液滴SMD的关联式.喷淋通量在中心最大,喷嘴流量增大,边缘区喷淋通量逐渐增加,介质喷淋周相均匀性较好.实验结果可以为旋流压力式喷嘴,以及惰性粒子流化床干燥器的设计和改进,提供实验依据.

旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径的实验研究

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径进行了测试,分析了压力、喷孔直径和喷嘴流量对液滴索特平均直径(d_(SMD))的影响规律,研究了旋流压力式喷嘴液滴尺寸的分布规律。采用跨径(K)和均匀度指数(N)来揭示喷嘴低压喷淋质量。实验结果表明,d_(SMD)较大,超过250μm；d_(SMD)随喷孔直径增大而增大,随压力和喷嘴流量增大而减小；喷淋液滴尺寸分布均匀性较好,K小于0．65,N大于4。实验结果可以为旋流压力式喷嘴设计和改进提供重要的实验依据。

压力旋流喷嘴雾化特性的实验研究

通过激光粒度分析仪和高速摄像机对压力旋流喷嘴的雾化特性进行了实验研究,分析了不同喷雾压力及喷嘴孔径对雾粒索特尔平均直径(SMD)、雾粒运动速度和雾化角的影响。研究表明:雾粒SMD及雾化角不仅随喷雾压力的增大而减小,也随喷嘴孔径的减小而减小,同时,雾粒SMD在雾场轴向方向先增大后减小,最后趋于稳定;雾粒轴向运动速度不仅随着喷雾压力的增大而增大,也随喷嘴孔径及距离的增大而减小。

矿用X旋流压力喷嘴雾滴速度预测模型

为了建立矿用X旋流压力喷嘴雾滴速度的预测模型,基于自行设计的喷雾试验平台,应用正交试验方法,得出了喷嘴雾滴速度与各影响因素之间的作用规律,并在此基础上,采用多元非线性回归法建立了喷嘴雾滴速度的预测数学模型。结果表明:雾滴速度随着供水压力的增大而增大,随着轴向距离和出口直径的增大而减小;3个因素对雾滴速度影响的主次顺序为轴向距离>出口直径>供水压力。多元非线性回归数学模型拟合值和试验值基本相吻合,平均相对误差为13.87%,可以用于X型旋流压力喷嘴雾滴速度的理论计算。

背压差影响下压力旋流式喷嘴喷雾性能的实验研究

为了研究背压差对压力旋流式喷嘴雾化性能的影响规律,实验分析了背压差对压力旋流式喷嘴喷雾形成雾滴的索特尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)、雾滴速度以及喷雾锥角的影响以及SMD、雾滴速度在雾场轴向和径向的分布特性.结果表明:随着背压差的增加,喷雾锥角和雾滴速度随之增大,而SMD不断减小.背压差分别高于0.32、0.30 MPa时,SMD、雾滴速度和喷雾锥角的变化率均小于5%.当背压差为0.30 MPa时,随着轴向距离的增大雾滴速度减小,而SMD呈先增大后减小的变化趋势;SMD和雾滴速度随着径向距离的增大而增加.

压力旋流喷嘴射流稳定性的实验研究

压力旋流喷嘴射流稳定性对射流的破碎雾化具有重要作用。搭建了压力旋流喷嘴射流稳定性实验平台,在此基础上进行了压力旋流喷嘴射流稳定性实验研究。通过激光衍射方法获取射流振荡频率信息,并以射流振荡频率表征射流的稳定性;利用高速摄影方法采集射流图像并分析射流破碎长度、锥角等形态参数的变化规律。研究结果表明,射流形态与射流流量、射流液体物性以及射流喷嘴内径密切相关;射流振荡频率分别与射流流量和射流液体黏度成近似线性关系;喷嘴出口内径与射流振荡频率之间的关系则比较复杂,相同流量时出口内径较小喷嘴的射流振荡频率大于出口内径较大喷嘴,流量超过一定值后,不同出口内径喷嘴的射流振荡频率趋于一致。

压力旋流喷嘴雾化特性数值模拟

为了改善生产作业环境,针对喷雾降尘作业运用最为广泛的1.5 mm孔径压力旋流喷嘴进行模拟仿真以研究雾化压力对雾化效果的影响。研究表明:在压力旋流喷嘴的雾化场中,沿喷嘴轴线方向,随着轴向距离的增大雾滴粒径不断增大、雾滴速度逐渐减小;在距喷嘴一定距离的横截面上,雾滴径向速度由中心向边缘先增大后减小,雾滴粒径随着径向距离的增大而增大,但增幅较小;同一孔径的喷嘴,随着喷雾压力的增加,雾滴轴向速度、径向速度均不断增加,速度衰减速率也增大;雾滴粒径随着喷雾压力的增大而减小,当喷雾压力达到一定数值时,继续增大喷雾压力,雾滴粒径减小幅度较小。

压力旋流式雾化喷嘴高压力雾化流场特性研究

基于计算流体动力学软件Fluent,采用体积分数(Volume of Fraction,VOF)方法结合雷诺应力湍流模型(Reynolds Stress Model,RSM),研究了高压力情况下压力旋流式雾化喷嘴的雾化流场特性。从仿真结果分析得到的雾化锥角与实测值基本吻合,水流在出口处的射出速度随工作压力的提高而提高,最高射出速度从2 MPa时的48.81 m/s提高到8 MPa时的98.73 m/s,4 MPa后射出速度提高幅度趋缓;水流的射出运动由切向速度和轴向速度主导;喷嘴的雾化锥角大小随工作压力的提高没有明显的变化。考虑工作压力的提升会带来额外的能耗和成本上升,工作压力宜选用4~6 MPa。

压力旋流喷嘴内流场特性模拟研究

针对通过试验研究压力旋流喷嘴获取其雾化特性成本较高、耗时长、理论计算难以实现的问题,对压力旋流喷嘴内部流动机理及雾化特性进行了Fluent数字模拟研究。采用了一种基于有限容积VOF方法对压力旋流喷嘴内部流场进行了数值模拟;捕捉了压力旋流喷嘴出口处气-液两相界面,描述了压力旋流喷嘴出口的液膜厚度,阐述了压力旋流喷嘴各截面压力场、密度场和速度场等变化规律,预测了压力旋流喷嘴雾化锥角。模拟研究结果表明:压力旋流喷嘴中心会产生空气芯,压力旋流喷嘴雾化锥角及液膜厚度等雾化特征可通过剖析压力旋流喷嘴出口处空气芯直径和出口处速度获得;将模拟计算的喷嘴雾化锥角与试验值进行了对比,两者基本吻合,说明Fluent数值模拟可作为喷嘴设计工具。

出口直径对压力旋流喷嘴雾化特性的影响

为了掌握喷嘴出口直径对压力旋流喷嘴雾化特性的影响规律,采用数值模拟的方法进行仿真研究。研究结果表明:在同等入射压力下,喷嘴直径较大时,雾滴粒径D32和速度也相对较大;喷嘴直径较小时,颗粒之间的碰撞相对较大,当其直径变化时对粒径分布影响较大,而当直径较大时,其直径变化对其粒径分布影响较小,雾化效果区别不明显。在实际工况中和对环境有益的情况下,在煤矿喷雾降尘的时候,应该选用直径为1. 2 mm的喷嘴进行喷雾降尘。

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴雾化效果的实验研究

作为转炉一次除尘新氧气转炉煤气回收(OG)系统的核心设备之一,高效喷淋塔喷嘴雾化效果直接影响系统的运行效率。基于闪光摄影法并利用图像处理技术对不同流量下压力旋流式喷嘴雾化效果进行实验研究,通过粒径分布图与跨径值对液滴雾化均匀度进行定性与定量评估。结果表明:随着液滴的下降,小粒径液滴的数量增加,液滴粒径分布均匀性变差;不同孔径的压力旋流式喷嘴,雾化场索太尔平均直径(SMD)随流量的增加而增加;本文研究的压力旋流式喷嘴,在孔径为1.5 mm、流量为0.15 kg/s时,SMD值最小,雾化效果最好。

超音速喷嘴与传统喷嘴喷雾对比分析

在分析喷嘴喷雾机理的基础上,确定了超音速喷嘴的结构参数,采用数值模拟方法分析了基于拉瓦尔效应的气水超音速喷嘴与传统压力旋流喷嘴的喷雾性能。结果表明,在喷雾外流场中,超音速喷嘴雾滴颗粒速度与扩散角都要大于传统压力旋流喷嘴;同一喷雾截面,超音速喷嘴的雾滴颗粒直径上小于压力旋流喷嘴,随喷雾距离的增加两种喷嘴的雾滴粒径均呈现增大的趋势。超音速喷嘴的雾化性能优于传统压力旋流喷嘴。