霧炮機霧化過程
發(fā)布者：gybyjx 發(fā)布時間：2017-08-24 14:29:46
霧炮可以由多種途徑產(chǎn)生，但不論哪種途徑，有幾個基本的因素適于所有的霧化過程：
1）圓射流或液膜射流噴射表面波的發(fā)展和氣體的擾動作用，它涉及噴射表面波的形成與發(fā)展理論和空氣動力學，由此會
導致噴射液體碎裂成片、線、大顆粒液滴，直至終的小顆粒液滴。
2） 噴嘴的幾何形狀、噴嘴內(nèi)部的流動特性、噴射壓力與環(huán)境氣體背壓的差值、氣體介質(zhì)的性質(zhì)和液體本身的物理特性，它們對于確定霧炮的形態(tài)、錐角、貫穿度、液滴尺寸和速度隨時間和空間的分布至關(guān)重要。這些因素并非獨立存在，而是相互影響、相輔相成，終決定了霧化的效果。
霧炮機理的研究一直是霧炮學的難點之一，尚未完善。其物理模型和數(shù)學模型的建立要求研究者具有扎實的流體力學和數(shù)學知識。對各種邊界條件的正確確定和數(shù)學推導的嚴密性要求很高，有時甚至需要反復研討才會有所進展。
根據(jù)形狀和噴射的特點，噴嘴可以分成許多類型，每種噴嘴都有它特定的用途和霧化的特點。典型的噴嘴是平孔噴嘴，它廣泛地應用于汽車、飛機和火箭發(fā)動機的燃燒室中。平孔噴嘴所形成的圓射流在很高的噴射壓力下高速噴出，受氣流的擾動作用而碎裂，只要液體圓射流表面波的波長接近圓射流直徑兩倍時，氣流的擾動就會導致圓射流碎裂；而湍流圓射流能夠在沒有任何外力作用的情況下，僅僅依靠其本身的湍流脈動就會碎裂。一旦液體離開噴嘴，噴嘴壁面就不再控制圓射流，液體將主要受本身表面張力的直接影響。當液體克服了自身的表面張力時，圓射流就會碎裂。液體在形成小的片、線或顆粒液滴情況下達到新的平衡，一旦液體由于本身或氣體的擾動而再次克服表面張力時，就會進一步碎裂成更加細小的顆粒。液體的粘度抑制圓射流不穩(wěn)定性的增長及推遲液體碎裂的進程，使霧化發(fā)生在氣、液相對速度較低的下游區(qū)域。在大多數(shù)情況下，液體的湍流、噴嘴的空腔、環(huán)境氣體密度的增大和氣體動力作用都對霧化有利。能夠產(chǎn)生液膜射流的噴嘴使液體霧化，并使液、氣充分混合。平面液膜射流通常是由高壓液體通過一個狹縫所產(chǎn)生，如扇形噴嘴，它應用于制衣工業(yè)和小型環(huán)狀燃氣輪機燃燒室中。環(huán)狀液膜射流是由高壓液體通過一個環(huán)形狹縫產(chǎn)生，如壓力噴嘴中的軸針式噴嘴和噴氣噴嘴中的預膜噴嘴，它們分別應用于柴油機和燃氣輪機中；或者通過一個轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)杯所產(chǎn)生，分別稱為轉(zhuǎn)盤噴嘴和轉(zhuǎn)杯噴嘴，應用于霧化干燥、霧化冷卻和農(nóng)業(yè)灌溉。這些噴嘴要求一定的噴射壓力或旋轉(zhuǎn)離心力，以便產(chǎn)生一定的噴射速度。液膜射流一旦形成，其初的液體動力穩(wěn)定性就會被空氣動力的擾動所破壞。隨著液膜射流遠離噴嘴的擴展，液膜射流的厚度會逐漸增大，使之碎裂成液線及終的液滴。如果噴射壓力足夠大，液體在噴嘴的出口處就會霧化成細小顆粒，而沒有線狀過渡區(qū)。除此之外，液膜射流的初始厚度、與環(huán)境氣體的相對速度、液體的粘性和表面張力也是決定霧化液滴尺寸范圍和平均直徑的重要因素。噴氣噴嘴噴射的液體與環(huán)境氣體之間有很高的相對速度，液體運動速度較慢，而噴射的空氣速度卻很快，流量也大。其基本機理是低壓噴嘴將低粘度的液體隨高速氣流噴出，液膜射流的表面波由于高速噴射氣流的擾動而碎裂、霧化。
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