Технология распыления сопла имеет широкий спектр применений, в основном для распыления жидкого топлива, соответственно, с точки зрения механизма распыления, метода распыления, технологии тестирования жидкого тумана и технологии численного моделирования распыления топлива и т. Д. Краткое описание технологии распыления.
Технология распыления охватывает почти все промышленные области, такие как транспорт, сельскохозяйственное производство, а также повседневную жизнь людей. Помимо сжигания различных видов топлива (газов, жидкостей и твердого топлива), технология распыления также широко используется в отраслях, не связанных с сжиганием, таких как каталитическое гранулирование, пищевая обработка, порошковое покрытие, распыление пестицидов и т. Д.
Теория механизма распыления жидкостей
Так называемое распыление жидкости относится к физическому процессу, при котором жидкость превращается в жидкий туман или другие небольшие капли тумана в газовой среде под действием дополнительной энергии. Для его механизма распыления, уже есть много объяснений, таких как аэродинамические помехи говорят, вибрации давления говорят, турбулентные возмущения говорят, воздушные возмущения говорят, пограничные условия говорят о мутации и так далее.
Аэродинамическая интерференция утверждает, что Кастлеманзуи давно выдвинул аэродинамическую интерференцию, которая, по его мнению, вызывает неустойчивые колебания на поверхности струи из - за аэродинамических помех между струей и окружающим газом. По мере увеличения скорости длина поверхности, на которую действует неустойчивая волна, становится все короче и короче до микронного (m) порядка, и струя рассеивается в туман.
Колебания давления говорят о том, что колебания давления наблюдаются как колебания давления в системе подачи жидкости, которые оказывают определенное влияние на процесс распыления. Таким образом, согласно распространенности колебаний давления в общей системе впрыска, считается, что они играют важную роль в распылении.
Турбулентные возмущения предполагают, что процесс распыления струи происходит внутри сопла и что турбулентность самой жидкости может играть важную роль. Также считается, что радиальная составляющая скорости жидкости в сопле, которая движется как турбулентный поток, вызывает немедленное возмущение на выходе сопла, вызывая распыление.
Воздушные возмущения говорят о том, что воздушные возмущения противоположны турбулентным возмущениям и что причиной распыления являются возмущения под большим амплитудным давлением, вызванные явлением кавитационной эрозии в системе впрыска.
5. Мутация пограничных условий говорит о мутации пограничных условий говорит о том, что считается, что на выходе сопла происходит мутация пограничных условий жидкости (внутреннее напряжение); Или ламинарная струя выделяется, чтобы потерять ограничение стенки сопла, так что распределение скорости в сечении внезапно меняется, создавая распыление.
Все пять приведенных выше гипотез механизма сопла имеют недостатки и даже противоречат друг другу. Большинство ученых, таких как BraccoFV, поддерживают теорию аэродинамических помех. Эта гипотеза более полно развита и лучше объясняет причину дробления низкоскоростной струи, чтобы рассудить высокоскоростную струю, которая может служить основной причиной распыления. В настоящее время отечественные и зарубежные исследования механизма распыления впрыска топлива в основном проводятся по двум аспектам: во - первых, использование числовых вычислительных технологий для создания различных гипотетических моделей для численного моделирования исследований; С другой стороны, передовые фотоэлектрические методы тестирования используются для захвата деталей процесса распыления, чтобы поддержать определенную или интегрированную гипотезу.
Процесс и метод распыления
Благодаря распылению жидкое топливо образует мелкие частицы, однородный размер жидкого тумана, чтобы увеличить площадь контакта между жидким топливом и воспламеняющимся воздухом и способствовать испарению, чтобы топливо могло гореть полностью и эффективно. И чем меньше распыление, тем больше сжигание. Процесс распыления жидкостного тумана обычно делится на три этапа: во - первых, жидкость течет внутри сопла; Во - вторых, стадия разделения жидкости на туманные капли после выброса жидкости; В - третьих, капли тумана еще больше разрушаются в газе. Второй этап является основным и может быть объяснен аэродинамическими помехами.
Методы жидкого распыления также разнообразны, типичными являются механическое распыление, распыление среды, распыление специальных сопел.
1. Механическое распыление
Механическое распыление в основном происходит за счет высокоскоростной струи, создаваемой топливом под действием перепада давления, которая может быть разделена на прямое, центробежное и вращающееся распыление.
Прямое и центробежное распыление можно в совокупности назвать распылением под давлением. Поскольку прямое впрыск в основном зависит от впрыска топлива для достижения цели распыления, требования к давлению масла относительно высоки, и чем больше диаметр отверстия, тем толще распыление, поэтому диаметр отверстия не может быть слишком большим, диапазон регулирования расхода относительно невелик. Центробежное распыление представляет собой создание жидкой пленки с использованием центробежной силы, создаваемой жидкостью высокого давления через циклонное устройство, которое разбивается и распыляется воздухом. Центробежное распыление лучше, чем прямое, но оно также требует более высокого давления подачи топлива, поэтому ни один из них не подходит для распыления высоковязкого топлива.
Вращающееся распыление в основном делится на две основные категории: вращающееся тело и вращающееся сопло, в то время как вращающееся тело делится на вращающийся стакан и вращающийся диск 8. Распыление с вращающимся стаканом представляет собой впрыск топлива в переднюю часть конического вращающегося стакана, с помощью вращающегося с высокой скоростью вращающегося стакана, чтобы развернуть топливо в тонкую пленку, распыляя топливо сочетанием « центробежного распыления» и « спрея со скоростью ». В основном используется в промышленных печах и котлах. Аналогичным образом, спиральное распыление основано на высокоскоростном вращающемся диске для распыления топлива, который в настоящее время в основном используется в области распыления и сушки. Центробежный отбойный диск, используемый на дефлекторной горелке малой газовой турбины, является типичным распылением вращающегося сопла, его масса распыления в основном является огромным центробежным действием высокоскоростного вращения на стенное топливо с * эквивалентным давлением, так что радиальная скорость выбрасываемого топлива особенно высока.
2. Распыление среды
В зависимости от среды распыление диэлектрика может быть разделено на распыление пара, распыление воздуха, в зависимости от способа распыления, также разделено на аэродинамическое распыление и распыление пузырьков.
Пневматическое распыление опирается на газ определенного давления (сжатый воздух или пар) для формирования высокоскоростного воздушного потока, так что между газом и топливом образуется высокая относительная скорость для достижения цели распыления. Преимущество заключается в том, что хороший эффект распыления может быть получен при более низком давлении подачи топлива, более высокое качество распыления все еще может быть достигнуто при использовании высоковязкого топлива, а рабочие условия могут быть отрегулированы в более широком диапазоне.
Пузырьковое распыление - это новый метод аэродинамического распыления, предложенный A.H. Lefebvre9 в начале 1980 - х годов, который вводит сжатый воздух в жидкость определенным образом и позволяет им формировать стабильный пузырчатый двухфазный поток в смесительной камере сопла, который на очень коротком расстоянии от выхода из сопла из - за резких изменений в перепаде давления внутри и снаружи пузырька вызывает его резкое расширение до разрыва, что приводит к дальнейшему дроблению жидкой пленки, обернутой вокруг него, в более тонкие частицы жидкого тумана. Из - за низкого расхода газа для распыления пузырьков, высокого качества распыления, эффекта распыления в основном не зависит от выходного диаметра, поэтому он более подходит для распыления веса, остаточного масла и другого высоковязкого жидкого топлива.
3. Распыление специальными форсунками
Специальные сопла обычно распыляются с использованием принципов ультразвука, электромагнитного поля, электростатического действия и т. Д.
Ультразвуковое распыление, также известное как ультразвуковое распыление колебаний, механизм распыления более сложный, Источник считает, что принцип ультразвукового распыления заключается в том, что ультразвуковой воздушный поток входит в резонатор, чтобы генерировать высокочастотные волны давления, которые достигают поверхности жидкости, вызывая вибрацию, создаваемую ультразвуком, пик волны, вызванный амплитудой вибрации, отделяет капли от поверхности и дробит, по мере увеличения частоты ультразвука капли распыления становятся все тоньше, как правило, под действием частоты колебаний ультразвука можно получить несколько микронных капель топлива. Поскольку ультразвуковые характеристики распыления, как правило, лучше, чем другие методы распыления, диаметр распыляемых капель меньше (ниже 100 м), однородность туманных капель также лучше, а равномерное распределение размеров имеет индекс 2, поэтому легко достичь низкокислородного горения, тем самым уменьшая выбросы загрязнителей азота и кислорода в дымовых газах.
Электростатическое распыление в основном используется для распыления краски. В электростатическом распылении, из - за действия высоковольтного электростатического поля, капли краски делятся на мелкие частицы, что приводит к распылению краски. Электростатическое распыление всегда используется в сочетании с другими методами распыления в оборудовании для распыления красок.
В испытании на распыление жидкости испытание группы туманных капель в поле течения должно измерять не только распределение их размеров, но и их пространственное распределение, скорость и так далее. Поэтому для непосредственного измерения характеристик группы туманных капель в движении целесообразно использовать метод невмешательства в поле течения и поле распыления. В методах невмешательства в измерение объектов Zui широко используется оптический метод. С быстрым развитием и широким применением лазерных, микроэлектронных и компьютерных технологий, Люди разработали много новых оптических методов тестирования, таких как лазерная голографическая технология тумана, лазерная технология рассеяния тумана, лазерная фазовая доплеровская технология тумана и другие бесконтактные методы измерения, все имеют преимущества невмешательства в поле потока, высокое разрешение во времени и пространстве, достигают трехмерности и реального времени измерения распыления, обеспечивают мощные средства тестирования для углубленного изучения сопла.