柴油高压荷电辅助复合雾化机理分析

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1、《装备制造技术~)2o13年第12期柴油高压荷电辅助复合雾化机理分析钊东阶(武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081)摘要：从理论上分析柴油压力雾化及高压静电辅助雾化的机理，设计实验装置，并采用高级数码相机拍摄柴油在电荷前后不N．~-力下的雾化照片，通过照片分析静电辅助复合雾化的过程，得出的结论是：柴油在压力作用下通过喷气孔的气化扰动和荷电前后液滴电荷间的相互排斥，形成了复杂的复合雾化过程，使柴油液滴迅速破碎成更小的颗粒，雾化效果更好。关键词：柴油；静电；复合雾化中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1672—545

2、X(2013)12-0003—03柴油燃烧时排出大量的烟尘等有害污染物质，题认识不清。喷雾本身是一个动态过程，目前对液核其主要原因是由于柴油雾化不良。雾化不良会造成生成与破裂的研究还很不够。不同喷雾过程的雾化混合气形成不均匀，柴油颗粒表面积小，油粒周围局机理并不相同，雾化理论也不成熟，因此对高压瞬态部空气不足，柴油在高温缺氧环境下裂解而形成炭，射流及其雾化机理的研究，已成为流体力学的一个炭未来得及完全燃烧，便排出机外形成黑烟；雾化不专门研究领域。良还会造成柴油雾滴粒度直径过大，颗粒量少，不能(1)一次雾化(初始雾化)。在油泵和喷油嘴

3、高压完全燃烧，也会有大量黑烟排出。特别在大负荷情况动力作用下，进入喷油泵内的柴油存在着不稳定扰动下，由于喷油量增大，雾化效果更加不好，燃烧更不波，迅速形成密度很高的液体波状流，向喷雾头部传充分，会有大量黑烟排出。因此，柴油雾化的优劣是播。燃油在喷孔内部湍流流动，成为初始扰动源，并随决定柴油燃烧状况的关键环节，良好的雾化是提高燃喷射压力和速度的增大影响作用越显著。当柴油流经烧效率，改善排放特性的前提。喷孔时出现扰动分散时，随着喷射速率增大，柴油射静电雾化是利用静电技术使液体带上电荷后，流表面开始呈现枝状分离结构，从射流表面枝条状或由于

4、同种电荷间的排斥力抵消了带电油滴的表面张片状破碎分裂成呈带状或片状油团和大颗油滴，表现力，产生静电雾化(电分散)效应，使其更易于雾化，柴出明显的非轴对称性和分裂不均匀性，液面沿纵向形油颗粒直径变的更小，改善了混合气的形成过程，并成薄或细的条带状，进一步分裂破碎而成更小的雾滴。且静电场的存在也有助于荷电液滴分散雾化。柴油压力越大，雾滴的粒径越小(图3是不同压力下柴油雾高压荷电辅助复合雾化正是静电技术在柴油燃烧领化的的索特平均粒径)。但压力增加，使得驱动功率增域的探索加，摩擦功消耗大幅度增加，而且将提高供油系统的技术要求和制造成本，因此

5、压力的增加不能过大。1柴油一般雾化燃烧的机理研究(2)二次雾化。一次雾化产生的液滴在行进过程中与周围空气发生摩擦作用，部分不稳定液滴继续目前使用的柴油机，其柴油在气缸内燃烧前，首雾化，形成更细小液滴，其雾化分裂的方式据实验观先在高压油泵压力作用下，转变成高压柴油，再通过测分为两种[2l，即袋状方式与剥离方式。周围空气压喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾力越大，形成的颗粒也越小。状喷人气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。在燃油质量相同的前提下，雾2柴油静电雾化机理化后的燃油粒径越小，颗粒越多，蒸发速

6、度越快，燃烧效果就越好。静电雾化就是利用静电电荷库仑力使液滴破裂由于燃油喷射过程非常复杂，至今仍有许多问成小液滴的过程。静电力在喷雾形成的两个阶段影收稿日期i2013—09—07作者简介：钟东阶(1965一)，男，湖北武汉人，高级工程师，研究方向：机械设计及理论。3EquipmentManufacturingTechnologyNo．12，2013响着雾化。第一个阶段是在液体从喷孔喷出后，由于OrO=Ao"=(3)喷孔剪切力和气体摩擦的作用而破碎形成喷雾。第即，二个阶段是在喷出的喷雾液滴在整个喷雾形成过程中，还会由于各种因素的影响发

7、生二次雾化而破碎Q=8rr(R)(4)成小液滴。理论状态下，当一个悬浮液滴静止稳定当液滴荷电量口Q时，、＼／广1r一、f，¨l、液滴将分裂出小液滴。此外，通过对柴油荷电液滴分裂建立一

8、次完成0。000的数学模型，我们可以得初始液滴的初始能量越大，超过分裂极限越多，分裂成更多子液滴的可能0f(二=)10性就越大。也就是说，液滴所带电荷越多，分裂的颗粒越小。在理想状态下，柴油荷电液滴表面张力使其收缩，使液滴在一定的粒径