霧化噴嘴的工作原理
對液態(tài)工作介質(zhì)的霧化原理研究往往滯后于噴嘴霧化技術(shù)應(yīng)用,它是為了改進(jìn)和完善霧化技術(shù)而慢慢開展起來的,20世紀(jì)30年代才開始對液體霧化機(jī)理進(jìn)行研究,目前還在研究之中,至今對有些霧化方式的機(jī)理也還研究的不夠透徹,下面介紹目前人們對幾種主要霧化方式的一般工作原理說明:
一,壓力霧化噴嘴:
當(dāng)液體在高壓的作用下,以很高的速度噴射出噴嘴進(jìn)入到靜止或低速氣流中,由于噴嘴內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)不同,其霧化過程也不同下面介紹不同結(jié)構(gòu)作用下的壓力霧化噴嘴:
1,直射噴頭霧化過程
液體經(jīng)過加壓后獲得較大的動能,經(jīng)過小孔后液體將以很大的速度噴射出去,在液體表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下,液體由滴落、平滑流、波狀流向噴霧流逐漸轉(zhuǎn)變
2,離心噴頭液膜射流霧化過程
在液體壓力較低的情況下,液體所獲得的速度很小,這時主要是液體表面張力和慣性力起作用,雖然液體的表面張力比慣性力大,使液膜收縮成液泡,但在氣動力作用下仍破碎成大液滴,隨著壓力增大,噴射速度增加,液膜在慣性力作用下而變得很不穩(wěn)定,破碎成絲或帶狀,與空氣相對運動產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動,液體自身的表面張力及粘性力的作用逐漸減弱,液膜長度變短、形狀發(fā)生扭曲,在氣動力的作用下破碎為小液滴,在更高的壓力作用下液體射流速度更大,液膜離開噴口即被霧化
在研究離心式噴嘴霧化過程中,發(fā)現(xiàn)液體的表面張力越小,則液膜越容易發(fā)生破碎,形成小絲、帶,最后形成更細(xì)小的液滴,液體的粘性對液滴破碎起到阻礙的作用,液體的粘稠度越高,液體越不容易霧化成小液滴,只能形成絲,甚至是片狀或塊狀,同時我們發(fā)現(xiàn)液體的粘性對液體在旋流室的旋流張度也會產(chǎn)生一定的影響,當(dāng)粘度低時,旋流室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在切向和徑向兩個方向上給液體的作用力增大,使液滴的霧化質(zhì)量變好,在霧化中期,表面張力起主要作用,即影響液膜分裂,而在霧化后期,粘性力、表面張力、油滴慣性力和空氣阻力相互作用,是液滴進(jìn)一步分裂
二,旋轉(zhuǎn)式霧化噴頭
將液體供向高速旋轉(zhuǎn)件中心,液體向旋轉(zhuǎn)件周邊或孔中甩出,它就是借助離心力和氣動力而霧化液體的旋轉(zhuǎn)式霧化。當(dāng)液體流量很小,離心力大于液體表面張力時,轉(zhuǎn)盤邊緣拋出的少量大液滴,此時直接分裂成液滴。當(dāng)流量和轉(zhuǎn)速增大,液體被拉成數(shù)量較多的絲狀射流,液狀流極不穩(wěn)定,液體離開盤緣一定距離后由于與周圍的空氣發(fā)生摩擦作用而分離成小液滴。這就是絲狀割裂成液滴。當(dāng)轉(zhuǎn)速和流量再增大.液絲連成薄膜,隨著液膜向外擴(kuò)展成更薄的液膜,并以很高的速度與周圍的空氣發(fā)生摩擦而分離霧化,由薄膜狀分裂成液滴
三,介質(zhì)霧化式噴頭
介質(zhì)霧化噴嘴根據(jù)不同的工作介質(zhì)又可分為蒸汽霧化??諝忪F化,根據(jù)霧化方式的不同又分為氣動霧化和氣泡霧化,借助空氣或蒸汽等流體的高速同軸或垂直方向的高速射流,對液態(tài)工作介質(zhì)的液柱或液膜進(jìn)行霧化的噴嘴,統(tǒng)稱為雙流體霧化噴嘴,也稱為氣動噴嘴、空氣霧化噴嘴,他們的霧化原理與前邊敘述的壓力霧化過程相似,只是加強(qiáng)了周圍氣流的流動對液體的作用,這種噴嘴主要是利用高速,一般以每秒數(shù)十米甚至超聲速的空氣或蒸汽與低速液體的液柱或液膜相互接觸產(chǎn)生振動、摩擦,使液體破碎為細(xì)小液滴,即空氣對液體的摩擦作用力大于液體的內(nèi)力使液體破碎流股或液膜。