旋芯喷嘴高效雾化特性测量研究

分析了旋芯喷嘴的雾化机理,运用三维相位多普勒粒子测速仪(3D-PDPA)设备测量了旋芯喷嘴喷出的细水雾雾滴速度及索太尔平均液滴直径(SMD)。试验结果表明,压力低于2 MPa时,喷雾状况符合表面波破碎理论规律。压力高于2 MPa时,喷雾在短距离内由旋芯强制呈空心锥形,最终变为引射方式下的实心锥形。随着喷雾压力升高,空心锥形形状保持的距离缩短。在空心喷雾阶段,随着喷射距离的增大,细水雾的轴向速度和径向速度在喷雾锥边缘处降幂下降。喷雾锥内部雾滴均系从边缘散溅所得,因此在各截面中心处,轴向速度服从普通射流规律,不存在稳定的径向扩散速度。雾滴SMD在各截面均远小于100μm。

基于DPM的旋芯喷嘴的雾化特性

基于离散相模型(DPM)对旋芯喷嘴雾化特性进行了数值计算,本模型中液滴破碎采用泰勒相似破碎模型(TAB).利用文本采样追踪手段记录雾化颗粒特性参数分布规律,分析喷雾压力和初始喷射角对雾化特性参数的影响.研究表明:细水雾颗粒轨迹呈非正规的中空圆锥状雾炬,雾滴颗粒主要分布在雾炬外围,在雾炬中心处几乎没有.雾滴颗粒的轴向速度随着喷雾轴向距离的增大呈降低趋势;雾滴直径随着喷雾轴向距离的增大呈先减小后缓慢增大的趋势.喷雾压力越大,喷雾方向同一截面位置的雾滴直径越小;初始喷射角越大,喷雾方向同一截面位置的雾滴直径越小,但这是以缩短喷雾射程为代价的.

旋芯直径对喷嘴雾化特性的影响

针对现有旋芯需要高压雾化的问题,设计一种低压下能达到同等雾化性能的旋芯喷嘴,利用激光多普勒粒子分析仪测试不同旋芯直径和流道直径时距离喷嘴1 m处雾滴的中位直径、速度和雾锥角。结果表明：当水压为0.9~1.2 MPa时,喷嘴所形成的雾滴的中位直径均小于100μm,说明了旋芯喷嘴改进的合理性;旋芯直径越大,雾滴的中位直径和速度越小,雾锥角越大。

旋芯雾化喷嘴流场特性的数值模拟

为了进一步提高直通喷嘴的雾化效果,确定喷嘴内置装置对喷嘴内部流场的影响,在同一个直通喷嘴内部加入一个内置旋芯装置,对这两种喷嘴在相同的流体介质、相同的进口速度和相同的出口压力条件下做了相应的数值模拟。

旋芯高压细水雾喷嘴研制及性能测试

根据细水雾喷嘴雾化原理,设计和制造了旋芯式细水雾喷嘴并进行雾化试验测试喷嘴的雾化性能。介绍喷嘴旋转室半径及锥角、旋转室入口、出水口段、内表面粗糙度等的设计,分析结构尺寸变化对细水雾雾化特性的影响。试验结果表明,当喷雾压力处于高压工作范围时,旋芯式喷嘴所产生的细水雾雾滴SMD均小于100μm,属于超细水雾范畴;喷雾压力处于高压范围时,压力变化对喷嘴流量系数影响有限,影响喷嘴流量系数的主要是喷嘴出口直径。

细水雾灭火喷嘴的雾化特性测量

为了改善喷嘴的雾化效果和研究其喷雾过程,对直射式灭火喷嘴进行了加旋芯改进和实验测量.初步探讨了旋芯式喷嘴的雾化机理,简述了三维相位多普勒粒子测速仪(PDPA)的系统参数、测量原理和测量过程.施加不同的喷雾压力,分别测量了喷嘴无旋芯和有旋芯时的喷雾锥角并进行比较.在2.5 MPa喷雾压力时,测量了旋芯式喷嘴喷射的雾滴分别在喷雾中心和边缘处的索太尔雾滴直径(SMD)、轴向速度、径向速度和切向速度并进行对比.结果表明,与没加旋芯的喷嘴相比,加旋芯的喷嘴有更大的喷雾锥角和更好的雾化效果,其雾化过程符合稳定性理论规律;在喷雾中心和边缘处,喷雾参数有显著的区别.

掘进工作面高效降尘喷嘴的设计

根据掘进工作面粉尘粒度即雾化特性参数,综合匹配喷嘴结构与喷雾压力的大小,同时结合现场和掘进工作面粉尘分布的实际试验情况设计了这种具有旋芯结构的高效除尘喷嘴。

基于内外流场关联的喷嘴仿真及实验研究

针对喷嘴两级雾化之间的内部关联问题,以十字旋芯喷嘴为研究对象,对其雾滴分布特性进行了实验和仿真计算研究。首先,介绍了十字旋芯喷嘴的二维结构;然后,基于Realizable k-ε湍流模型和Pressure-swirl-atomizer雾化模型,采用Fluent软件对螺旋倾角为30°、腔体直径为6 mm、压力为4 MPa~6 MPa的喷嘴内外流场进行了仿真分析,研究了螺旋倾角大小对雾化效果的影响;最后,搭建了喷嘴雾化性能实验系统平台,用DP-02滴谱仪测得了雾化粒径分布,结合实验数据验证了仿真方法的合理性。研究结果表明:选取内流域出口流速最大值作为计算外流域入口条件更符合实际情况;随着螺旋角增大,粒径在0μm~20μm的雾滴占比越来越大,粒径在60μm~80μm的雾滴占比越来越小,该结果可以为十字旋芯喷嘴的选择提供参考。

煤矿雾化除尘系统关键技术研究

为解决煤矿井下粉尘较大、现有除尘系统效果不稳定等问题,本文通过分析煤矿井下除尘系统,提出了一种螺旋式雾化除尘技术方案,运用流体力学和雾化学机理,设计了雾化除尘专用旋芯式喷嘴,整体结构简单。利用ANSYS workbench有限元分析软件搭建流固耦合仿真模型,研究不同孔径和压力下雾化喷嘴的模拟雾化效果,仿真结果表明,随着喷嘴孔径的增大,速度呈先提高后降低的趋势,并且随着压力的增大,颗粒的直径和数量呈一定的分布规律,当压力值为0.5 MPa、孔径为Φ1.0 mm时,雾化效果最好。