压力式喷嘴雾化特性研究_李天友

压力式喷嘴雾化特性研究

李天友*　叶世超　李黔东 杨宗锟

(四川大学化学工程学院) (成都中医药大学)

摘　要　用一操作简单的实验装置,以一定质量分数的甘油水溶液为工质,研究了压力式喷嘴雾化角、雾滴Sauter直径(SM D)与喷嘴孔径、雾化压力和粘度的关系。

研究表明:雾化压力是雾化的有利因素,物料粘度是不利因素;实验条件下,压力式喷嘴雾化角随压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大;在其他条件相同时,雾滴SM D随雾化压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大,随物料粘度增大而增大。 关键词　压力式喷嘴　雾化角　雾滴　SM D　雾化压力　粘度

雾化研究是一个经典课题。喷嘴提供能量

克服液体的表面张力和粘性力,使液体射流分

散为细小的液滴,增大了比表面积,提高了传热传质速率。压力式喷嘴因为结构简单、加工制造容易、安装操作方便、雾化粒度较均匀、工作能耗低、雾炬张角适中等优点而广泛应用在工业中[1]。本文以一定质量分数的甘油-水混合物为雾化工质,测定了压力式喷嘴雾化角、雾滴SM D与雾化压力、喷嘴孔径和液体粘度的关系。

1　实验方法

1.1　实验装置

实验用压力式喷嘴雾化特性研究装置如图1所示。实验在常温下进行,实验工质为清水和不同质量分数的甘油-水混合物。实验所用喷嘴喷孔直径分别为0.8mm、1.2m m和 1.8mm。

1.2　测量方法

1.2.1　雾化角的测定

实验采用摄影技术测定雾化角。在一定操作条件下,运行雾化装置至稳定状态,

用一台

图1　雾化装置

1—储水箱　2—转子流量计　3—高压泵

4—支架　5—压力式喷嘴

安装固定好的数码相机对雾化现场进行拍照。然后,将所摄图片导入计算机,用图像处理软件测量雾化角。

1.2.2　雾滴直径的测定及表征

雾滴直径的表征有很多方法,常用的是Sauter直径(SM D)[2]。实验采用自制的液滴接收装置。这是一个在载玻片上用小玻片镶成的正方形小池。小池里填充机油,受液面积为1cm2。运行雾化装置至稳定状态,手持受液池

*李天友,男,1979年1月生,硕士,助教。成都市,610065。27

《化工装备技术》第27卷第3期2006年

在采样区受液1～2s ,然后将其水平移至显微镜下,通过计算机保存好视线内雾滴图片,用显微镜放大倍数相应的标尺测出雾滴直径,再经过计算转换成SM D 。对同一实验条件重复实验2～3次,取其所得结果平均值,以减小实验误差。

2　实验结果与讨论

2.1　雾化角与雾化压力和喷嘴孔径的关系 图2是压力式喷嘴雾化角与压力和喷嘴孔径的关系曲线。由图2可知,对同一个喷嘴,随着雾化压力增大,雾化角变小;大约在P =2M Pa 以前,雾化角受压力变化的影响较大。当雾化压力超过2M Pa 后,雾化角随压力变化缓慢。图2也显示,随着喷嘴孔径的增大,雾化角相应增大

。

图2　雾化角与雾化压力和喷嘴孔径的关系

2.2雾滴SM D 与雾化压力和喷嘴孔径的关系 图3显示喷嘴雾化液滴的SM D 与雾化压力和喷嘴孔径的变化曲线。对同一喷嘴,雾滴SM D 随雾化压力增大而减小。这表明,雾化压力是促进液体雾化的积极因素。这是因为,增大雾化压力,提高了雾化能量,促进了液滴破碎。图3也显示,液滴SM D 变化的趋势是随着压力增大而变缓。在P =4M Pa 以后,雾滴直径变化率减小。这表明,在一定压力值后,单纯增大雾化压力对雾化效果的影响不大。图4还显示,在相同雾化压力下,随着喷嘴孔径的增大,雾滴SM D 也相应增大。2.3　雾滴SM D 与料液粘度的关系

用孔径为0.8mm 的喷嘴在不同压力下雾

图3　雾滴SM D 与雾化压力和喷嘴孔径的关系

化不同粘度的甘油-水溶液。实验所得雾滴

SM D 示于图4

。图4显示,在相同雾化压力条件下,增大料液粘度,雾滴SMD 增大,即雾化能力变弱。这表明,物料粘度是影响液体雾化的不利因素。这是因为,粘性越大,射流破碎、

雾化和液滴迸裂所需要克服的粘性力就越大。

图4　雾滴SM D 与物料粘度的关系

3　结论

(1)雾化压力是促进雾化的积极因素,液体粘度是阻碍液体雾化的不利因素;

(2)压力式喷嘴雾化角随压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大;

(3)压力式喷嘴雾滴SM D 随雾化压力增大而减小,随喷嘴孔径增大而增大;

(4)压力式喷嘴雾滴SM D 随物料粘度增大而增大。

参　考　文　献

　1　陈斌,郭烈锦,张西民,等.喷嘴雾化特性实验研究.工

程热物理学报,2001,22(2):237～240　2　王喜忠,于才渊,周才君.喷雾干燥.北京:化学工业

出版社,2003.

(收稿日期:

2005-10-17)

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