喷雾炮

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扬尘防雾炮机雾化过程
 

    雾炮可以由多种途径产生,但不论哪种途径,有几个基本的因素适于所有的雾化过程:
    1)圆射流或液膜射流喷射表面波的发展和气体的扰动作用,它涉及喷射表面波的形成与发展理论和空气动力学,由此会
导致喷射液体碎裂成片、线、大颗粒液滴,直至小颗粒液滴。
    2) 喷嘴的几何形状、喷嘴内部的流动特性、喷射压力与环境气体背压的差值、气体介质的性质和液体本身的物理特性,它们对于确定雾炮的形态、锥角、贯穿度、液滴尺寸和速度随时间和空间的分布至关重要。这些因素并非独立存在,而是相互影响、相辅相成
   雾炮机理的研究一直是雾炮学的难点之一,尚未完善。其物理模型和数学模型的建立要求研究者具有扎实的流体力学和数学知识。对各种边界条件的正确确定和数学推导的严密性要求很高,有时甚至需要反复研讨才会有所进展。
    根据形状和喷射的特点,喷嘴可以分成许多类型,每种喷嘴都有它特定的用途和雾化的特点。典型的喷嘴是平孔喷嘴,它广泛地应用于汽车、飞机和火箭发动机的燃烧室中。平孔喷嘴所形成的圆射流在很高的喷射压力下高速喷出,受气流的扰动作用而碎裂,只要液体圆射流表面波的波长接近圆射流直径两倍时,气流的扰动就会导致圆射流碎裂;而湍流圆射流能够在没有任何外力作用的情况下,仅仅依靠其本身的湍流脉动就会碎裂。一旦液体离开喷嘴,喷嘴壁面就不再控制圆射流,液体将主要受本身表面张力的直接影响。当液体克服了自身的表面张力时,圆射流就会碎裂。液体在形成小的片、线或颗粒液滴情况下达到新的平衡,一旦液体由于本身或气体的扰动而再次克服表面张力时,就会进一步碎裂成更加细小的颗粒。液体的粘度抑制圆射流不稳定性的增长及推迟液体碎裂的进程,使雾化发生在气、液相对速度较低的下游区域。在大多数情况下,液体的湍流、喷嘴的空腔、环境气体密度的增大和气体动力作用都对雾化有利。能够产生液膜射流的喷嘴使液体雾化,并使液、气充分混合。平面液膜射流通常是由高压液体通过一个狭缝所产生,如扇形喷嘴,它应用于制衣工业和小型环状燃气轮机燃烧室中。环状液膜射流是由高压液体通过一个环形狭缝产生,如压力喷嘴中的轴针式喷嘴和喷气喷嘴中的预膜喷嘴,它们分别应用于柴油机和燃气轮机中;或者通过一个转盘或转杯所产生,分别称为转盘喷嘴和转杯喷嘴,应用于雾化干燥、雾化冷却和农业灌溉。这些喷嘴要求一定的喷射压力或旋转离心力,以便产生一定的喷射速度。液膜射流一旦形成,其初的液体动力稳定性就会被空气动力的扰动所破坏。随着液膜射流远离喷嘴的扩展,液膜射流的厚度会逐渐增大,使之碎裂成液线及液滴。如果喷射压力足够大,液体在喷嘴的出口处就会雾化成细小颗粒,而没有线状过渡区。除此之外,液膜射流的初始厚度、与环境气体的相对速度、液体的粘性和表面张力也是决定雾化液滴尺寸范围和平均直径的重要因素。喷气喷嘴喷射的液体与环境气体之间有很高的相对速度,液体运动速度较慢,而喷射的空气速度却很快,流量也大。其基本机理是低压喷嘴将低粘度的液体随高速气流喷出,液膜射流的表面波由于高速喷射气流的扰动而碎裂、雾化。
 

 

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