Y型气流式喷嘴的雾化滴径和滴径分布_纪利俊

第23卷第4期高校化学工程学报No.4 Vol.23 2009 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2009稿件编号：1003-9015(2009)04-0577-05

Y型气流式喷嘴的雾化滴径和滴径分布

纪利俊1, 陈葵1, 武斌1, 朱家文1, 刘海峰2

(1.华东理工大学化工学院, 2. 华东理工大学资源与环境学院, 上海 200237)

摘要：索特平均滴径(SMD)和滴径分布是描述喷嘴雾化性能的主要指标。根据Y型喷嘴雾化过程的特征，提出了Y型

喷嘴的液滴随机分裂模型，得到了SMD的表达式。考察了Y型喷嘴对氯化聚氯乙烯(CPVC)氯化液的雾化过程，利用

Mastersizer2000型测粒仪测定了雾化滴径分布。关联了SMD的经验方程，得到了初次雾化平均滴径。采用液滴随机分裂

模型模拟计算了雾化滴径分布，计算结果与实验结果吻合，说明模型和平均滴径方程可以用来预测Y型喷嘴的雾化性能。

关键词：喷嘴；气流式；雾化；滴径；随机分裂

中图分类号：TQ051.73 文献标识码：A

Droplet Size and Droplet Size Distribution of Y-Type Air-Blast Nozzle

JI Li-jun1, CHEN Kui 1, WU Bin 1, ZHU Jia-wen 1, LIU Hai-feng 2

(1.College of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology; 2.College of Resource

and Environmental, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China) Abstract：Sauter mean diameter (SMD) and droplet size distribution are important parameters for description of atomization property of a nozzle. In this paper, a stochastic breakup model was presented according to the atomization characteristics of the Y-type air-blast nozzle, and the equation for SMD calculation was obtained based on the model. Atomization process of chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) solution was investigated with Y-type air-blast nozzle. The droplet size distribution was measured by using Malvern Mastersizer of type 2000. Based on the experimental data, the SMD equation was fitted and the mean droplet diameter of initial breakup was obtained. According to the stochastic breakup model, the droplet breakup process was simulated with Matlab 6.5. The simulation results of the droplet size distribution agreed well with the experimental data. With the equation of SMD and the model, the SMD and the droplet size distribution of Y-type air-blast nozzle can be predicted satisfactorily . Key words: nozzle； air-blast；atomization；droplet size；stochastic breakup

1引言

气流式雾化是指液体在高速气流的冲击作用下破碎成为微小液滴的过程。与压力雾化喷嘴不同，气流式雾化喷嘴能有效促进气液两相的混合，因而在液体燃料的燃烧与汽化、干燥、粉末冶金、航空航天等领域有广泛的应用[1~5]。根据气液混合方式的不同，气流式雾化喷嘴可分为内混式喷嘴和外混式喷嘴两类。Y 型喷嘴是一种内混式气流雾化喷嘴，其雾化机理最先由Mullinger[6]提出，认为液体进入混合孔后，在气流的作用下，气液两相在混合孔内形成环状流，气、液两相界面上发生强烈的动量交换，以达到加速液流实现雾化的目的。Y型喷嘴具有雾化质量好，调节范围大和结构简单等优点，特别适用于高黏度液体的雾化。

溶剂法生产氯化聚氯乙烯(CPVC)树脂中，氯化完成后形成的氯化液是CPVC树脂的有机溶液，经喷雾脱溶剂后得到CPVC树脂。氯化液经喷嘴雾化后，比表面积迅速增大，强化了溶剂脱除中的传热及传质过程，雾化质量的优劣是影响脱溶剂效果的关键因素之一。本文以氯化液喷雾脱溶剂为背景，根据Y型喷嘴雾化过程的特征，提出了Y型喷嘴的液滴随机分裂模型，研究了雾化的平均滴径与滴径分布。

收稿日期：2008-12-17；修订日期：2009-04-22。

基金项目：上海氯碱化工股份有限公司电化厂提供资助。

作者简介：纪利俊(1972-)，男，山东青岛人，华东理工大学讲师，博士。通讯联系人：陈葵，E-mail：chenkui@