專利名稱：一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種氣液兩相旋流細(xì)霧噴嘴。具體涉及一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴。
背景技術(shù)：
目前，產(chǎn)生液體霧化的噴嘴有二種單液體霧化噴嘴和氣液兩相霧化噴嘴。
單液體霧化噴嘴的霧化機理主要是絲狀分裂。液體以很高的速度從噴孔射出，由于表面 張力和液體與外界靜止空氣間的摩擦作用，使液柱變成蛇狀振動的液絲，然后斷裂成霧。單 液體霧化噴嘴的霧化效果較差，如果要產(chǎn)生平均直徑小于100微米的霧滴，必須是小噴孔、 高液壓。單液體霧化噴嘴存在的問題是孔口易堵塞，霧化質(zhì)量差。
采用壓縮空氣沖擊液流能提高霧化質(zhì)量，大幅度降低液壓，這就是氣液兩相霧化噴嘴。 由于氣液兩相霧化噴嘴比單液體霧化噴嘴有更好的霧化性能，因此，氣液兩相霧化噴嘴得到 越來越廣泛的使用(侯凌云，侯曉春.噴嘴技術(shù)手冊.北京中國石化出版社，2007，第二版)。
氣液兩相霧化噴嘴的霧化機理主要是膜狀分裂。當(dāng)氣液混合流以相當(dāng)高的速度從噴嘴噴 出時，能形成液包氣的薄膜狀霧滴群，氣體膨脹使液膜破裂成霧。增大氣壓，降低液量可進 一步提高霧化效果。氣液兩相霧化噴嘴有2種型式引射型和氣液碰撞型。
引射型氣液兩相霧化噴嘴是靠高速氣體射流在氣體噴口處產(chǎn)生的負(fù)壓將液體吸入噴頭內(nèi) 部，形成氣液兩相流。然后將氣液兩相流通入文氏管中使液體霧化。引射型噴嘴存在的主要 問題是霧化質(zhì)量不穩(wěn)定，原因有2:
1. 液體不能吸入引射型噴嘴導(dǎo)致不能形成液霧。根據(jù)氣體射流的擴散規(guī)律，當(dāng)喉嘴距過 大時，氣體射流截面積在進入喉管之前巳擴散到大于喉管面積，喉管對射流成為單純的阻力， 從而使噴射器無法抽吸液體不能形成液霧。另外，引射型噴嘴的氣體噴射存在氣流速度下限。 如果噴口氣速低于下限，所產(chǎn)生的負(fù)壓不夠，液體無法吸入噴頭，不能形成液霧(吳偉烽， 馮全科，向清江，呂俊賢.氣-液噴射器內(nèi)兩相流流型分析.核動力工程.2007, 28(6)， 34-37)。
2. 混合室中的回流作用導(dǎo)致無法正常噴霧。在氣體噴口和文氏管之間是氣液混合室，氣 體噴口產(chǎn)生的高速射流區(qū)外側(cè)是回流區(qū)，回流區(qū)隨著背壓的升高不斷向混合室入口處移動。 當(dāng)背壓超過一定程度時，使入口處出現(xiàn)嚴(yán)重的回流現(xiàn)象，導(dǎo)致引射型噴嘴工作終止(王厚慶， 沈超，王曉娟，陳炳錄，張鶴飛.氣液兩相流引射器的數(shù)值仿真及實驗研究.石油機械 2005,33(9)21-23)。氣液碰撞型噴嘴主要靠高速氣液間的相互碰撞產(chǎn)生霧化。氣液碰撞型噴嘴有較好的霧化 穩(wěn)定性，但也有不足之處
1. 液相噴口易堵塞。由于氣液碰撞型噴嘴是靠高速氣液間的相互碰撞產(chǎn)生霧化，因此就 要求液相噴口的直徑很小(通常小于lmm)，使噴液成為很細(xì)的液柱，這樣才容易在高速氣 流的沖擊下破碎成霧(楊立軍，王維.兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴霧化特性研究，北京航空航 天大學(xué)學(xué)報，2002， 28 (4)， 413-416)。如果液體有雜質(zhì)(如濕法脫硫噴堿液有固體顆粒， 噴油霧有油垢等)，細(xì)噴口極易堵塞。
2. 氣液兩相霧化作用沒有得到充分發(fā)揮。碰撞型噴嘴僅有高速氣液間的相互碰撞作用， 沒有利用氣液兩相流之間的剪切力。因此，氣液兩相噴嘴的霧化潛力有待進一步開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、霧化質(zhì)量好、無堵塞、液相中可含有固體顆粒物的 兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴。
為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是噴嘴由進氣管、進液管、旋流筒和噴頭 組成。在旋流筒的上端口同中心地固定裝有進液管，旋流筒的底部是一個與旋流筒內(nèi)壁為一 整體的截面為三角形的圓環(huán)；旋流筒的下端與噴頭同中心固定聯(lián)接，噴頭下部設(shè)置有噴孔； 進氣管固定安裝在旋流筒內(nèi)壁和進液管外壁之間，進氣管的安裝中心線位于旋流筒的等直徑 段，進氣管的安裝中心線與旋流筒的中心線在空間上相互錯開垂直。進氣管、進液管和噴頭 分別與旋流筒的安裝或聯(lián)接處均設(shè)置有密封件。
其中噴頭的上部為圓環(huán)狀，下部為中空圓錐臺狀或半球殼狀；進氣管的裝入端外徑為 旋流筒內(nèi)壁半徑與進液管外壁半徑之差；進液管裝入端的端面位于旋流筒下端端口之上，進 液管裝入端的外徑與旋流筒底部的三角形圓環(huán)的內(nèi)徑之差為0.1 5mm。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明由進氣管進入噴嘴的壓縮氣體在旋流筒內(nèi)形成高速下旋 氣流，高速下旋氣流在旋流筒底部與進液管裝入端之間所構(gòu)成的環(huán)縫流出，此時，下旋氣流 的旋切速度達(dá)到最大。當(dāng)下旋氣流與進液管出口處的液流相遇時，高速旋切氣流將對液流產(chǎn) 生強烈的剪切力和沖擊力，將液流撕碎，形成氣液混合流。隨后，氣液混合流在噴頭中空的 混合室中進一步混合霧化，最后從噴孔高速噴出。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. 采用下旋壓縮氣流，不僅利用了高速氣流的沖擊作用，更重要的是利用了高速氣流的 剪切作用，從而使液柱更易破碎霧化。
2. 由于高速旋切氣流對液流產(chǎn)生強烈的剪切力和沖擊力，改進了霧化效果，于是進液管可采用較大直徑的直通管。即使液相中有固體顆粒物，也不會出現(xiàn)進液管堵塞現(xiàn)象。
3. 混合后的氣液兩相流在噴頭內(nèi)的混合室仍保持著很強的環(huán)狀流型，這一特征不僅有助 于液滴的進一步霧化，而且有助于液霧的均勻混合。
4. 由于液滴在混合室中己得到充分霧化，于是增大在噴頭上設(shè)置的噴孔直徑不會影響霧 化效果，而只對噴霧的射程產(chǎn)生影響。因此，可增大噴孔直徑防止堵塞現(xiàn)象。
5. 結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，可廣泛用于液相中含有固體顆粒物的噴霧工藝。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖3是圖1的A-A剖視圖； 圖4是圖2的A-A剖視圖.
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限制 實施例l
一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴。該噴嘴如圖1、圖3所示由進氣管[l]、進液管[2]、 旋流筒[3]和噴頭[4]組成。在旋流筒[3]的上端口同中心地固定裝有進液管[2]，旋流筒[3]底部 是一個與旋流筒[3]內(nèi)壁為一整體的截面為三角形的圓環(huán)；旋流筒[3]的下端與噴頭[4]同中心固 定聯(lián)接，噴頭[4]下部設(shè)置有噴孔[5]。進氣管[1]固定安裝在旋流筒[3]內(nèi)壁和進液管[2]外壁之 間，進氣管[1]的安裝中心線位于旋流筒[3]的等直徑段，進氣管[1]的安裝中心線與旋流筒[3] 的中心線在空間上相互錯開垂直。
本實施例中進氣管[l]、進液管[2]和噴頭[4]分別與旋流筒[3]的安裝或聯(lián)接處均設(shè)置有 密封件；噴頭[4]的上部為圓環(huán)狀，下部為中空圓錐臺狀；進氣管[1]的裝入端外徑為旋流筒[3] 內(nèi)壁半徑與進液管[2]外壁半徑之差；進液管[2]裝入端的端面位于旋流筒[3]下端端口之上，進 液管[2]裝入端的外徑與旋流筒[3]底部的三角形圓環(huán)的內(nèi)徑之差為0.1~lmm。 實施例2
一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴。該噴嘴如圖2、圖4所示亦由進氣管[l]、進液管 [2]、旋流筒[3]和噴頭[4]組成。除噴頭[4]的下部為半球殼狀和進液管[2]裝入端的外徑與旋流 筒[3]底部的三角形圓環(huán)的內(nèi)徑之差為1 5mm夕卜，其余同實施例1。
本具體實施方式
由進氣管[1]進入噴嘴切向方向插入旋流筒[3]，并與進液管[2]相切。進液管[2]由噴嘴中心插入旋流筒[3]。在進液管[2]和旋流筒[3]之間形成環(huán)形通道。
本具體實施方式
由進氣管[1]進入噴嘴的壓縮氣體在旋流筒[3]內(nèi)形成高速下旋氣流，旋流 筒[3]底部是一個與旋流筒[3]內(nèi)壁為一整體的三角形截面的圓環(huán)，高速下旋氣流在旋流筒[3] 底部與進液管[2]裝入端之間所構(gòu)成的環(huán)縫流出，此時，下旋氣流的旋切速度達(dá)到最大。當(dāng)下 旋氣流與進液管[2]出口處的液流相遇時，高速旋切氣流將對液流產(chǎn)生強烈的剪切力和沖擊 力，將液流撕碎，形成氣液混合流。隨后，氣液混合流在噴頭[4]內(nèi)的混合室中進一步混合霧 化，最后從噴孔[5]高速噴出。因此，本具體實施方式
具有如下優(yōu)點
1. 采用下旋壓縮氣流，不僅利用了高速氣流的沖擊作用，更重要的是利用了高速氣流的 剪切作用，從而使液柱更易破碎霧化；
2. 由于高速旋切氣流對液流產(chǎn)生強烈的剪切力和沖擊力，改進了霧化效果，于是進液管 [2]可采用較大直徑的直通管。即使液相中含有固體顆粒物，也不會出現(xiàn)進液管堵塞現(xiàn)象。
3. 混合后的氣液兩相流在噴頭[4]內(nèi)的混合室仍保持著很強的環(huán)狀流型，這一特征不僅有 助于液滴的進一步霧化，而且有助于液霧的均勻混合。
4. 由于液滴在混合室中已得到充分霧化，于是增大噴孔[5]的直徑不會影響霧化效果，而 只對噴霧的射程產(chǎn)生影響。因此，可增大噴孔[5]直徑防止堵塞現(xiàn)象。
5. 結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，可廣泛用于液相中含有固體顆粒物的噴霧工藝。
權(quán)利要求
1、一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴，其特征在于噴嘴由進氣管[1]、進液管[2]、旋流筒[3]和噴頭[4]組成；在旋流筒[3]的上端口同中心地固定裝有進液管[2]，旋流筒[3]底部是一個與旋流筒[3]內(nèi)壁為一整體的截面為三角形的圓環(huán)；旋流筒[3]的下端與噴頭[4]同中心固定聯(lián)接，噴頭[4]下部設(shè)置有噴孔[5]；進氣管[1]固定安裝在旋流筒[3]內(nèi)壁和進液管[2]外壁之間，進氣管[1]的安裝中心線位于旋流筒[3]的等直徑段，進氣管[1]的安裝中心線與旋流筒[3]的中心線在空間上相互錯開垂直；進氣管[1]、進液管[2]和噴頭[4]分別與旋流筒[3]的安裝或聯(lián)接處均設(shè)置有密封件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述的噴頭[4]的 上部為圓環(huán)狀，下部為中空圓錐臺狀或半球殼狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述的進氣管[l] 的裝入端外徑為旋流筒[3]內(nèi)壁半徑與進液管[2]外壁半徑之差。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴，其特征在于所述的進液管[2] 裝入端的端面位于旋流筒[3]下端端口之上，進液管[2]裝入端的外徑與旋流筒[3]底部的三角形 圓環(huán)的內(nèi)徑之差為0.1~5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣液兩相旋流大口徑細(xì)霧噴嘴。所采用的技術(shù)方案是噴嘴由進氣管[1]、進液管[2]、旋流筒[3]和噴頭[4]組成。在旋流筒[3]的上端口同中心地固定裝有進液管[2]，旋流筒[3]底部是一個與旋流筒[3]內(nèi)壁為一整體的截面為三角形的圓環(huán)；旋流筒[3]的下端與噴頭[4]同中心固定聯(lián)接，噴頭[4]下部設(shè)置有噴孔[5]；進氣管[1]固定安裝在旋流筒[3]內(nèi)壁和進液管[2]外壁之間，進氣管[1]的安裝中心線位于旋流筒[3]的等直徑段，進氣管[1]的安裝中心線與旋流筒[3]的中心線在空間上相互錯開垂直。進氣管[1]、進液管[2]和噴頭[4]分別與旋流筒[3]的安裝或聯(lián)接處均設(shè)置有密封件。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、霧化質(zhì)量好、無堵塞的特點，尤其適用于液相中含有固體顆粒物的霧化。
文檔編號B05B7/04GK101607237SQ20091006315
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者向曉東 申請人:武漢科技大學(xué)