專利名稱：兩相流氣泡霧化噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前在工業(yè)鍋爐、各種窯爐、加熱爐及其它燃燒設(shè)備中大量采用重油、水煤槳等作為燃料。這種燃料價(jià)格低，但粘度及表面張力很大，且蒸發(fā)性能也差。特別是我國(guó)產(chǎn)的重油，由于含臘高，粘度更大，在常溫下不流動(dòng)，加熱到80℃時(shí)粘度為40～60°E，加熱到100℃時(shí)粘度為10～25°E以上。在使用這種重油為燃料時(shí)如不能很好地霧化，會(huì)出現(xiàn)燃燒不完全，燒蝕爐壁和加熱的另件及污染大氣等嚴(yán)重問(wèn)題。
現(xiàn)在應(yīng)用較廣的重油噴咀一般是采用內(nèi)混式結(jié)構(gòu)。在這種噴咀中燃油和空氣在噴咀內(nèi)部適當(dāng)位置上進(jìn)行混合形成氯液兩相流，流出噴后達(dá)到霧化的目的。這類噴咀的最新結(jié)構(gòu)要算我國(guó)實(shí)用新型專利902058X所提供的新型臨界壓力燃油噴咀了，它是在英國(guó)Laidlaw Drew(簡(jiǎn)稱L·D)公司設(shè)計(jì)的最先進(jìn)的薄膜霧化原理噴咀基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而成的。它的特征是燃油和空氣在噴咀的混合腔內(nèi)分別形成兩個(gè)錐度相反的錐體流動(dòng)膜而且相交，進(jìn)行混合，它把原來(lái)的L·D噴咀對(duì)燃油的適應(yīng)粘度從不大于3.8°E提高到不大于20°E。但對(duì)于粘度大于20°E的燃油還不能適應(yīng)，在工作過(guò)程中易堵塞，另外現(xiàn)有的噴咀要求的氣液比都較大，一般噴咀重油的氣液比都在0.5左右。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適應(yīng)高粘度、又不易堵塞的噴咀。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是燃油在較大的通道中流動(dòng)，在適當(dāng)?shù)奈恢脤⒏邏嚎諝馍淙肴加椭行纬梢后w與氣泡混合兩相流動(dòng)，由于在流動(dòng)過(guò)程中氣壓不斷地下降，氣泡隨之變大，在噴咀的出口處氣泡成爆炸性膨脹，擊碎燃油，達(dá)到霧化的目的。
本實(shí)用新型提供的兩相流氣泡霧化噴咀，創(chuàng)新地采用氣泡液體兩相流理論。根據(jù)這種理論，當(dāng)兩相氣泡流動(dòng)時(shí)，如果氣壓較高(0.3bra以上)，這種兩相流高速膨脹，氣泡會(huì)爆破液體，達(dá)到霧化的目的。
圖一為中心通氣的基本型兩相流氣泡霧化噴咀。1為氣泡發(fā)生器，它是一個(gè)圓柱體，在筒底有直徑為1.3毫米左右的20個(gè)以上的小孔按一定規(guī)則均勻分布。2為兩相流噴管，它是在圓筒的右端加接收縮擴(kuò)張噴管，在它與氣泡發(fā)生器之間形成一供燃油流動(dòng)的通道。3為定位板，它是一個(gè)環(huán)狀件，在環(huán)面上沿周向均勻分布許多孔，它裝在氣泡發(fā)生器1與兩相流噴管2之間，以便使燃油通道均勻，定位板環(huán)面上的孔使燃油通過(guò)用。
在工作過(guò)程中，氣體由氣泡發(fā)生器經(jīng)過(guò)端底的小孔噴出，燃油經(jīng)過(guò)氣泡發(fā)生器與兩相流噴管2之間的環(huán)形通道及定位板的孔流入兩相流噴管的收縮段通道的腔內(nèi)，在此由氣泡發(fā)生器噴出的氣體，在燃油中形成很多細(xì)小的氣泡形成液體與氣泡混合的兩相流，氣液兩相流在收縮段加速，在喉部達(dá)到音速，再經(jīng)過(guò)擴(kuò)張段加速達(dá)到超音速，高速噴出的兩相流體，在噴管處再膨脹氣泡破碎達(dá)到高質(zhì)量的霧狀體。該結(jié)構(gòu)的環(huán)形通道末端的間隙為1.2～2毫米，噴管收縮段的收含角為30°左右，喉部直徑為3～6毫米。
圖二為中心通液型兩相流氣泡霧化噴咀。其中1為兩相流噴管，結(jié)構(gòu)和


圖1所示的兩相流噴管相近。2為氣泡發(fā)生器，它是一直管件在右端部形成錐面，靠在兩相流噴管的收縮段錐面上，在錐段的左邊的園柱壁面上設(shè)有20多個(gè)直徑為1.3mm小孔。
在工作過(guò)程中液體(燃油)由中心管注入，氣體由外環(huán)形空腔再經(jīng)小孔注入到燃油中，氣液混合形成氣泡兩相流。再在流動(dòng)過(guò)程中加速，降壓直到排出達(dá)到霧化的目的。
圖三為中心通液型兩相流氣泡霧化噴咀的另一結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為噴管。2為外套。3為定位板。外套和噴管由頭部錐面緊配合而密封定位，該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在噴管1的柱面上有小孔外錐面還分布有小孔，其直徑為1.3mm左右。
圖四是一種有二次霧化氣流的兩相流氣泡霧化噴咀。其中1為兩相流噴管，2為外套，3為定位板。其特點(diǎn)是空氣通過(guò)噴管壁上的小孔，和錐面上的孔注入燃油中外還有一股通過(guò)兩相流噴管與外套端部的環(huán)形的音速或超音速二次氣流沖擊由噴管排出的兩相流，使之進(jìn)一步霧化。在兩相流噴管與外套端部間隙是一個(gè)等截面通道時(shí)，也就是δ1＝δ2＝1～3mm時(shí)，二次氣流為音速，在δ1＞δ2，δ1＝1.5～3mm，δ2＝0.5～2.5時(shí)，二次氣流為超音速流本實(shí)用新型的實(shí)旋是對(duì)圖一到圖四的四種結(jié)構(gòu)制造了實(shí)驗(yàn)件，實(shí)驗(yàn)證明，在氣液比為0.1左右時(shí)能夠很好地霧化水、煤油，10°E的重油、80°E以上的重油，噴咀出口120mm處，SUD(索太爾平均直徑)就可達(dá)到40uu以下。且粘度、表面張力對(duì)霧化影響很小。這樣就可以節(jié)約高壓氣量50％以上，降低加熱重油的溫度20℃左右，進(jìn)一步解決加熱器結(jié)焦，供油管道氣陰等一系列問(wèn)題。
由于該噴咀無(wú)細(xì)小通道，所以不易堵塞，并且磨損后對(duì)霧化質(zhì)量影響不大，同時(shí)也解決了化學(xué)裂解中小氣液比霧化問(wèn)題。是霧化重油、水煤槳等燃料的理想噴咀。
權(quán)利要求1.兩相流霧化噴咀一般是同兩相分別注入的通道、混合腔、噴口組成，其特征在于噴口可以是先收縮后擴(kuò)張的超音速噴管，也可以是無(wú)擴(kuò)張段噴管，并設(shè)有氣泡發(fā)生器。
2.如權(quán)利要求1所述兩相流氣泡霧化噴胡，其特征在于氣泡發(fā)生器是在噴咀的中央，氣孔是在端面的直徑為1.3毫米左右。
3.如權(quán)利要求1所述兩相流氣泡霧化噴咀，其特征在于中心通道可以為燃油也可以為空氣，氣體是通過(guò)中心通道壁面上小孔進(jìn)入的。
4.如權(quán)利要求3所述的兩相流氣泡霧化噴咀，其特征在于，氣泡發(fā)生器的小孔可以是和中心軸垂直的，也可以是在噴管的收縮段上各壁面垂直的，另外氣體亦可以有一部分經(jīng)過(guò)外套與噴管之間環(huán)形間隙流出增加外面霧化，其環(huán)形間隙可以是等截面圓筒形，也可以擴(kuò)張形的。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種兩相流氣泡霧化噴嘴。該噴嘴由內(nèi)外兩層殼體形成氣液分開的通道，在通道末端，氣體通過(guò)氣泡發(fā)生器進(jìn)入液體流中形成無(wú)數(shù)個(gè)氣泡，具有氣泡的兩相流在先收縮后擴(kuò)張的噴管中加速膨脹進(jìn)行霧化。本實(shí)用新型適用于水、煤油、水煤漿、重油等燃料，燃料粘度可在80°E以上。
文檔編號(hào)F23D1/00GK2127976SQ9220923
公開日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1992年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月13日
發(fā)明者孟祥泰, 吳道洪 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)