喷嘴结构设计与流场分析毕业设计说明书+CAD图纸(4)
时间:2016-12-17 23:37 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
近20年来，国内广泛开展了燃烧过程数值计算的研究工作，在基本方程、理论模型、数值方法和计算程序方面取得了很快的进展，已经发展到有可能对大型工业炉、锅炉（煤粉）、燃气轮机燃烧室、内燃机、火箭发动机和各种工业炉窑等系统中多文、多相、有无化学反应的实际过程进行数值分析，能给出诸多参数的分布及其变化，预测喷雾、燃烧、排放的性能。 气力式雾化喷嘴：原理是利用一定压力的空气或者蒸汽，高速冲击速度较低的被雾化的液体，将其撕裂成很细的液滴。雾滴的大小主要取决于气液相对速度和液体的粘度，相对速度越高，雾滴直径越细。粘度增大，雾滴增大。气力式喷嘴结构简单，雾化粒径较细，对液体的适应性强。因此，对于高粘度、膏浆状液体和燃料的雾化一般均采用此种雾化方式。在气力雾化喷嘴中，最常见的是旋流型和Y型两种。旋流型喷嘴主要是由内部旋流片组成，其型式由单旋流、双旋流和多旋流三种。单旋流是指浆体或雾化气中只有其中之一为旋流型式，双流体式浆体和雾化气均为旋流型式[3]，多旋流是液体和多股雾化气流同时旋转。而Y型喷嘴是由一股液体(浆膏体)和一股高速气流流速以Y型相交、冲击而雾化，结构非常简单。为了使气液动量交换更为彻底，进一步提高雾化质量，Y型喷嘴常被演化成多级Y型和T型喷嘴等[4]。 国际上研究和开发了各种型式的雾化喷嘴，主要是用来雾化油以及水煤浆等燃料的。从研究状况看，从结构上看，不外乎旋转型、Y型、T型、冲击型、对冲型和撞击型等几种形式。目前还很难断言哪种喷嘴型式绝对最优，各种型式的喷嘴都有各自的特点和不足之处[5]。 1987年美国Purde University的A.H Lefebvre等人首次提出一种新的雾化方法，即气泡雾化方法(Effervescent Atomization)。对气体辅助雾化的研究起源于对闪蒸雾化的研究，闪蒸雾化技术是把二氧化碳等气体，在一定压力下将之溶解于液体之中，并使之达到饱和状态，在喷射过程中由于压力的降低，气体以空气形式析出、爆炸，在喷嘴出口下游不远处将液体雾化成为细小的液滴。 闪蒸雾化与传统雾化形式相比可以在较低气液比下实现良好雾化。但是由于闪蒸雾化的空气产生速度较慢，需要的膨胀室部分体积较大，限制了此种雾化方法的使用范围。为了克服这一缺点，A.H Lefebvre等人提出了气泡雾化的方法。气泡雾化方法的雾化机理与传统的雾化方法有本质区别，传统的雾化方法是借助于液体或气体的动能实现液体雾化；而气体辅助雾化方法是使液体和气体在共同流动过程中形成气液两相流动的空气流动，通过空气体积的变化实现液体的雾化，其方法是在喷嘴出口上游某处，通过某种方式注入具有一定压力的空气或蒸汽，使之在液体中形成人量的微小空气，从而形成空气流动。空气在两相流动过程中运动、加速、变形，在喷嘴出口将液体挤压成细丝线状喷射而出：同时在离开喷嘴出口极短的时间和距离内，空气由于内外压差的骤然变化而急剧膨胀，直至爆炸，从而将液丝、液线变成更加细微的颗粒实现雾化。 国外Buckner et al．对水煤浆进行了气体辅助雾化，雾化气体采用空气，气体注入压力是250～1050kPa，气体注入方式是从外向里，喷嘴出口大小是0.5~2.5mm，气液比是4~18％[6]。由于这种喷嘴的结构影响，气体的进入压力并不需要太高．只要略高于液体压力，足以使之进入液体流道并与液体混合就可以了。试验发现：在较低气液质量流量比下，就可以达到比较好的雾化效果；喷嘴出口直径对于雾化质量的影响比较小，因此喷嘴堵塞的可能性较小；此处喷嘴的雾化质量受液体粘度的影响较小。 (责任编辑：qin) |