喷嘴研究发展概述.pdf

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1、第24卷第1期电站系统工程Vol.24No.12008年1月PowerSystemEngineering17文章编号：1005-006X(2008)01-0017-02喷嘴研究发展概述SummarizeofNozzleInvestigationDevelopment哈尔滨电站工程有限责任公司张敏健目前，在火力发电机组中，在机组启动过程中，锅炉点除此之外，目前在工业领域还发展了许多种雾化喷嘴，火广泛应用的是液体燃料。燃油喷嘴在液体燃料的燃烧过程如静电式、撞击式、同轴式等等。中起着相当重要的作用。经过喷嘴的雾化过程，液体燃料被2喷嘴

2、研究现状撕裂成直径细小的液滴群，极大地增加了液体的表面积，加快了其蒸发速率，提高了燃烧速度。雾化程度的好坏对燃烧喷嘴研究的方法主要有试验方法和数值方法。过程起着重要作用，喷嘴质量的优劣已经成为影响能源利用冷态模拟试验方法是目前最主要的试验方法，在冷态工效率的一个关键因素。况下采用水、空气等模拟介质进行试验，应用PDA等光学1喷嘴发展概况仪器进行喷雾测量，对喷嘴的流量特性、雾化特性及混合特性进行研究。在热试条件下的喷嘴特性研究是通过透明窗对自1892年狄塞尔首先将直射式喷嘴用于柴油机，人们喷嘴下游燃烧流场实现可视观察，通过光学拍摄

3、得到喷嘴雾对大量的雾化方法进行了实验与理论研究，发展了各种不同化过程图像及燃烧流场中的液滴运动和组份分布等信息。类型的喷嘴，目前普遍应用的喷嘴主要有以下几种类型：随着CFD技术的发展，对雾化过程进行数值仿真已成(1)直射式喷嘴：高压燃油从小孔喷出，高速液流通为一种重要的新兴研究方法。在用数值模拟方法求解喷嘴流过气液之间强烈的剪切作用实现雾化。这种喷嘴具有穿透能动问题时，关键问题是建立准确描述液体介质变形过程、液力较强，燃油比较密集等优点，缺点是雾化角小，雾化效果体与气体作用过程、液体离散化为液滴的过程及液滴在空间不理想等，主要应

4、用在加力燃烧室和冲压发动机的燃烧室运动过程的计算模型。所采用的计算网格和计算模型是否合中。柴油机喷嘴、平头喷嘴等都属于该类型喷嘴。理也将直接影响计算的结果。(2)离心式喷嘴：喷嘴内部有螺旋槽或旋流室，高压燃经过众多学者的多年研究，对喷嘴的工作过程、性能规油从喷口离心喷出，高速液流在剪切力和表面波的作用下实律和初步的雾化规律已经有所掌握。现雾化。这种喷嘴具有雾化效果好、火焰稳定范围宽等优点，缺点是供油压力变化范围大，低油压时雾化质量差等。主要3喷嘴雾化机理应用在动力锅炉装置上。离心喷嘴即属于此类喷嘴。(3)气动喷嘴：用空气或蒸汽作

5、雾化介质，利用雾化介研究表明，喷嘴雾化过程主要受4种力的控制，即气动质与液体介质之间的相互挤压、加速或剪切作用，将液体雾阻力、黏性力、液体的表面张力和惯性力。这4种力之间的化。具有气速高、雾化质量好、供油量调节比大、气耗率低、相互作用，使连续的液注发生分裂、破碎。一般认为喷嘴雾喷雾均匀等突出优点，缺点是火焰稳定范围窄，雾化效果受化过程分为射流雾化过程与液膜雾化过程。气体速度影响显著，低速时燃烧性能不良。这种喷嘴主要应Rayleigh于1876年对射流破碎机理进行了分析。他采用于动力锅炉、加热炉等燃用重渣油等高黏度液体燃料的动用小

6、扰动方法分析了低速射流破碎所需要的条件，认为只有力装置中。气体辅助雾化喷嘴、气爆雾化喷嘴、气泡雾化喷当对称的扰动波波长达到与射流直径可比时才能使得射流嘴、Ｙ型喷嘴等都属于该类型喷嘴。破碎。Tyler通过测量射流破碎的频率，研究了射流破碎与(4)超声雾化喷嘴：利用压电陶瓷或簧片哨产生超声波扰动波波长之间的关系，验证了Rayleigh的理论分析。Weber或机械超声，利用超声的空化现象实现液体的雾化。超声波发展了更具一般意义的低速黏性射流破碎理论，提出射流破燃烧器具有雾化粒径小，雾化均匀性好等优点，由于其雾化碎存在最佳扰动波波长，并

7、给出了其表达式。通过分析液体机理及对液体流变性影响等特性，使其在重、渣油等高黏度雾化过程中各种力的相互作用，他认为气动力对液体的摩擦液体的雾化过程中逐步显示出优越性。但超声雾化机理较复作用与液体自身的高速流动惯性是导致液滴破碎的重要原杂，目前大部分的研究仅限于有关实验现象的分析。实际应因。当气动阻力的作用大于表面张力时，液体就会发生雾化用中，主要基于经验公式以及具体不同状况的实验曲线给出现象，液体表面发生液滴剥离。据此他提出了一个无量纲常的结果与特性趋势来考虑问题。超声雾化喷嘴、哨声雾化喷数——Weber数，并给出了雾化现象发生

8、的临界Weber数、嘴等都属于该类型喷嘴。临界液体速度等重要指标参数。Haenlein则通过试验验证了Weber的结论，并将液体射流雾化区分为4类过程：无空气收稿日期:2007-07-29张敏健(1973-)，女，工程师，广东德胜项目部。哈尔滨，150040影响