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雾化喷嘴技术的发展


   雾化技术几乎已经涵盖所有的工业领域,如交通运输、农业生产,以及人民的日常生活,除了各种燃料(气体、液体和固体燃料) 的燃烧外,雾化技术在非燃烧工业如催化造粒、食品加工、粉末涂覆、农药喷洒方面等也有着广泛的应用。现主要针对液态燃料的雾化技术进行简要的介绍。
       
  1.液体的雾化机理学说

       所谓液体的雾化就是指在外加能量的作用下,液体在气体环境中变成液雾或其它小雾滴的物理过程。对于其雾化机理,已经有了多种解释,如空气动力干扰说,压力震荡说,湍流扰动说,空气扰动说,边界条件突变说等,现简要介绍如下:
       1. 空气动力干扰说
       Castleman 最早提出了空气动力干扰说,他认为,由于射流与周围气体间的气动干扰作用,使射流表面产生不稳定波动。随速度增加,不稳定波所作用的表面长度越来越短,直至微米量级,射流即散布成雾状。

       2. 压力振荡说

  压力振荡说是观察到液体供给系统压力振荡对雾化过程有一定影响。由此根据一般喷射系统中普遍存在压力振荡,因此认为它对雾化起重要作用。

       3. 湍流扰动说

  湍流扰动说认为射流雾化过程发生在喷嘴内部,而流体本身的湍流度可能起着重要作用。也有人认为作为湍流管流运动的喷嘴内流体的径向分速度会在喷嘴出口
处立即引起扰动,从而产生雾化。

       4. 空气扰动说

  空气扰动说对湍流扰动说持相反态度,认为喷油系统内穴蚀现象所产生的大振幅压力扰动是产生雾化的原因。

       5. 边界条件突变说

  边界条件突变说认为喷嘴出口处,液体的边界条件(内应力)发生突变;或者是层流射流突出失去喷嘴壁面约束,使截面内速度分布骤然改变而产生雾化。

  上列五种喷嘴机理假说均有不足之处,甚至本身相互矛盾。大多数学者,如Bracco F V 等人对空气动力干扰说持支持态度。该种假说发展得比较充分,较好地解释了低速射流分裂破碎原因,以此推理到高速射流,可以作为雾化的基本原因。目前国内外对燃油喷射雾化机理的研究主要从两方面进行:一是利用数值计算技术建立多种假说模型进行数值模化研究;另一方面利用先进的光电测试技术去捕获雾化过程的细节,以便为某种或综合的假说提供支持。

        

 


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