第五章雾化喷嘴结构之三

核电后雾化效果提高
2012-5-20
河北工业大学能源与环境工程学院
核电后雾化效果提高，颗粒均匀度改善
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第五节、超声雾化（Ultrasonic atomizer）喷嘴 超声在液体内部会产生“空化现象”，即在液体中由于 涡流或超声的作用，液体的某一区域会形成局部的暂时负压 区，于是在液体中产生空穴或气泡，这些充满蒸汽或空气的 气泡处于一种不稳定状态，当它们突然闭合时会产生激波， 因而在局部微小区域内会产生很大的压力波动。 空化现象会产生许多物理和化学效应，其中之一就是超 声雾化。当液体内部由于空化作用产生剧烈波动时，处于振 动表面的薄液层在超声震动的作用下会激起毛细重力波，当 振动幅度达到一定值时，液滴就会从驻波峰上飞出成为雾滴， 雾滴的直径与频率和液体的物理性质有关，可以表示为
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Jungmyoung Ju, High-frequency surface acoustic wave atomizer, Sensors and Actuators,2008
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激励频率越高，雾化颗粒平均直径越小
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8πσ D = 0.3 2 ρf
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另外，超声所产生的高频振荡的气流所具有的湍流脉 动可以将液膜拉成液线，进而破碎成为小液滴。 超声雾化喷嘴早在60年代就已经应用于家庭用小加热 炉上，在以后的将近20年里，超声雾化主要应用于燃烧领 域；但是近年来，超声雾化喷嘴的使用范围已经推广到半 导体加工过程、加湿过程以及表面喷涂等过程。
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张绍坤等，流体动力式超声波喷嘴雾化特性的实验研究，石油机械，2007，6
气体压力提高，流速提高， 中心杆振动频率与幅度提 高，雾化效果加强
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Mohan N， Ultrasonic atomization: Effect of liquid phase properties, Ultrasonic 44, 2006,p146-158
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通常，利用压电陶瓷可以产生超声波，另外，也可利用流体动 力发声器是将液态流体中的涡流能量转换成为声波辐射能的一种换能 器，其工作原理如下：液体射流与具有一定几何形状的障碍物相互作 用，或者利用周期性的强迫中断方法使液体媒质发生扰动，从而产生 某种形式的速度或压力场；流体动力发声器又被称为“液哨”。应用 比较广的“液哨”是簧片哨，簧片哨完全浸没在液体中，主要由一个 喷口和一个簧片组成。喷口周边为直角，簧片是一个两端削尖薄板， 在振动节点处被固定，当液体射流流过薄板时会激发薄板的弯曲振动。
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由于流体动力式发声器的结构简单、坚固耐用、处 理量大、耗电量小以及动力源方便，因此很适合于工业 应用，目前已经广泛应用于乳化、雾化、均化、粉碎、 除尘、助燃以及促进化学反应等方面。对于我们现在研 究的气泡雾化喷嘴，由于其混合室内气泡两相流的产生 及其流动状态对雾化质量有着重要的影响，而利用超声 波的空化现象促进气泡流的产生并控制其流动状态，可 能是提高该类喷嘴雾化质量的一个有效途径
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第五章 雾化喷嘴结构及其 喷雾流场特性分析
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第四节、静电雾化喷嘴（Electorstatic atomizer） 静电雾化是利用静电力使液体微粒化的过程，当喷嘴中喷 出的液体射流进入高压静电场后，射流将受到静电力的作用， 当静电力的作用大于表面张力的作用时，液流表面将变得不稳 定，发生破碎，形成液滴。当静电力达到某一临界条件后，射 流将被完全破碎，进入雾化模式。 目前，静电雾化主要用于农药喷洒、表面喷涂、金属超细 粉末制作等工程，静电雾化喷嘴的示意图如下：图4.53
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河电可以使雾化 效果显著提高
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R.P.A.Hartman, Jet break-up in electrohydrodynamic atomization in the cone-jet mode, J.Aerosol Sec. Vol.31, No.1, 2000, p65-95
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参考文献
1、Arthur
H.Lefebvre, Atomization and Spray, Hemisphere Publishing Corporation, 1998 2、刘联胜，王恩宇，吴晋湘，燃烧原理与技术，化学工业 出版社，2008 3、刘联胜，气泡雾化喷嘴的雾化特性及其喷雾两相流场的 实验与理论研究，天津大学博士论文，2001 其余参考文献都已在文中列出
随着电流的变化，液体射流的破碎呈现上述三种模式，即轴对称 破碎、扭结破碎和鞭状破碎
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汪朝晖等，不同液体介质的高压静电雾化试验研究，电化学，2007，8
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于水等，静电喷雾高压喷射下的喷雾特性的研究，内燃机学报，2006.4
振动幅度增强，颗粒分布变宽
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振动频率一定时，体积流量增大，颗粒平均直径增大。
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啸声雾化喷嘴（Whistle atomizer） 利用气流产生的高频啸声也可以将液体雾化成为小颗粒，如 图4.58
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