水煤浆喷嘴雾化性能的研究

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1、水煤浆喷嘴雾化性能的研究根据水煤浆燃烧机理的研究结果，水份蒸发时间占水煤浆燃尽总时间的6~8%叫浓度越低，水份蒸发所占的时间百分比就越高.由Spalding的水份蒸发理论或其他学者研究结果可知，单个水浦的水份蒸发时间与水滴半径的平方成正比⑴巴可见把水煤浆雾化成细小液滝对减少水份蒸发时间和水煤浆的快速着火是及其必要的.在喷嘴的喷雾过程申，液体的物理性质一密度、粘度和表面张力板大的影响着喷嘴的流动特性和雾化待性.由于荻体的可压缩性极小，密度变化不大，俎是气体就不同，在雾化过程中往往考虑气液的密度比对雾化过程的彩响；由于液滴的穗定主要取

2、决于其表面张力，因此雾化所需要的厳小能量就等于表囲张力乘以液体表面张力的熠加量。粘度是菠体的重要性质，液依粘度的増减衿使需诺数Re减小，减缓湍流的发展,琅止液体的破裂。在液体碇碎的物理过程中，射流破碎和液膜破碎是最基本的两丼形式.3.1.1射流破碎雾化关亍气力式雾化圆柱射流左离速气体中的破碎和雾化的机浬,许多学者做了研究"I由于雾化过程和彫响因素复杂多样，很多时候无法根据初始条件来准確计算和反映雾化粒度的变化及分布。在实际应周中，一般是通过实验来得到具体喷嘴雾化竝度的经验公丈.但是对影响雾化粒度分布的具体雾化机理还需要进一步了解•

3、为大多数学者接受的波动机理別认为，裁体射流表面受到髙速气流的剪切和扰动而不稳定，产生不稳定波.当不稳定波长继续增大，波峰就会艮到离速气流垂克于其表面的加速作用，从而在迎风面形成二次不稳定波，该液继续増长，就会从液体表面我离，形成雾化小颗粒.关于高粘度流体的雾化性能，巨前所做的研究不多叫在雾化机理方面研究比较宪出的成栗"叫韦伯对掖依的射流破碎进行了较细致的研究.在研究时，他把液体的粘性、表面张力、密度等因素考虑在内并且还分析了喷嘴周围的空气对液体射流破碎的影响并指巳：气体动力是促使液体破砰的兰要因素，破碎后的液満尺寸取决于气依动力与

4、浹体表面张力的龙值，从而总结出了经常为后人所引用的著名的毛伯准数，其表达式如下冋：(3—1)其中：监—韦伯准数；U「一一气液相对速度p氏体密度(kg/m);d.—一喷口直径(m);舆内左格在前人的研究基础之上成功地列出了液東的稳定性与雷诺数的关系式•他将'液束的分散倾向用液体的粘度、密度、表面张力、液束尺寸等表示•研究表明，庄没有周围空气形响的情况下，射逬破碎后的液溝尺寸主要取决于喷口直径、液体的密度、表面张力和粘性力，井且，侬比整理出了无因次准数z来进行描述。式中，Re雷诺准数(3-2)(3-3)*e一一韦伯准数，代表了惯性力与

5、粘性力的比值.从上面理论可知恥是空气动力与液体表而张力之比，克接反映了促进液体破碎的动力与阻碍浹体枝碎的阻力的相互作用；当促进液体菠碎的推动力足以克服阻再液体破碎的阻力时，液東便散裂成雾诸.而z准数则庾陕了喷口直径、液体的密度、表面张力和粘性力对菠依破碎以及破碎后雾滴尺寸的彭响.因而在评判寥化喷嘴的效果时很多片候都会用到这个两个准则数.-'r3.1.2液膜破碎雾化当液膜射浣从喷嘴中喷出时，其后期的发展主要受液依的流动轩性、气液物理性质和流动条件的形响.液膜射流受外界气体的扰动作用而在其表面形成撮动波，波恪逐渐増大并在浅腹射流的顶端

6、破裂成线、带或环状.液廡射流雾化过程的研究受到流体与燃烧学方五的学者关注“I早期的Squire""、Hagerty和She』研究了介于不可压缩的稔定气体介质中的非粘性液膜肘流的不稳定性.Lefebvre1'*1.Li咲叭Mansour叭杜青"】以及曹建明⑷创等人对液膜射流的破碎机理进行了大量的理论和实螫研究・Li主要考虑液依粘性的彩响，应用线性不稳定性原理分折液膜射流两鯛不同气流速度下的破碎.曹建明等:亦将线性不隐定性理论的应用扩展到了梏性祓膜妬沆喷射进入可压缩吒体介质中.对于气力丈雾化喷嘴，雾化是由于气液交界面的不稳定波动而引起

7、的岡.如图3-1所示，蔽体燃料从喷勞喷出后，形成液膜，由于液膜的不稳定性而产生波动并逐渐增长、直至半人波长或整个液长的液膜被撕裂下来，在液依表面张力的作用下再牧缩成菠请・这个过程主要两个因素的影响，菠体表面张力引起的，由于受到周国气流的扰动，表面将产生波动；另一方面是气动力引起的，若气流或液流存在紊流脉动，都可以使液面产生波动.如果这时液体的表面张力在这种流动过程中起支配作用，这种玻动可被称作表面张力液：相反，如果是气动力在这种沆动中起支配作用，这种波动可以被称作加速波⑼：羽3-1液.膜破絆过思3.2雾化特性方程由于水煤浆雾化过程

8、比较复杂，目的还没有比较准确的雾化特性来描述之一过程.现有的方程很多都是通过试验或者经验加以推导和修正而建立起来的，如对于特定的Y型喷嘴,S.H.Pohl等经过试验得到如雾化挣性方程阳：(3-4)式中，du—雾化气孔直径,B-拟合常数，取60;此外