基于ANSYS的喷雾器喷嘴流场仿真研究【含有限元】【说明书+CAD+PROE】
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基于ANSYS的喷雾器喷嘴流场仿真研究【含有限元】【说明书+CAD+PROE】,含有限元,基于,ANSYS,喷雾器,喷嘴,仿真,研究,有限元,说明书,CAD,PROE
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喷雾器的原理及开发设计南京水泥工业谩计研究院蔡玉良一、概述喷雾器( 喷射器) 是近几十年来喷射流体力学原理应用研究最具代表性的产品之一，其应用覆盖着工农业生产的各个方面，例如工业高温化学反应炉用的各种喷雾式燃烧器、降温保护喷雾器、除尘喷雾器、干燥喷雾器、高速粒子切割喷射器、高速喷涂器、清洗及灭火喷射器以及农业中应用的各种农药喷雾装置等等，由于其应用的目的不同，操作过程的差异，使其结构存在着较大的差别，但均基于流体喷射原理对于建材行业，也有多方面的应用。例如为提高系统的收尘效率而设计的增湿塔喷雾器 为保护水泥产品质量而设计的水泥磨内喷雾器 为在突发事故中保护高温设备的安全运行而设计的各种喷雾器( 篦冷机内的喷雾器、高温设备保护喷雾器等) 和为提高燃烧效率所设计的各种燃烧器等等。由于设备的应用目的不同，因此在设计中，也有所侧重。= 、目前可用于水泥行业中各种喷头的结构和性能描述目前水泥工业中使用的喷头，就其原理有。带回流和不带回流的机械压力式雾化喷头、气液混合( 内混式和外混式和中问混合式) 气雾式喷雾器，冲击分散式喷头、声波分散式喷头( 声源可以由空气流产生或采用电磁震荡产生) 。就喷出的雾化形状又有空心锥形和实心锥形两种，为了达到较好的雾化目的和雾滴的空同的分布特性，常常采用组台式喷头。无论是用于调节粉尘比电阻除尘，还是用于设备的降温保护、产品质量控制、液体燃料的燃烧，均需要喷出的雾滴在空间上分布的均匀性和雾化液漓的均匀性。实践与研究结果表明，空心锥喷雾和实心锥喷雾，均可以满足生产过程中的工艺控制和调节的需要，只是不同的应用场合应有所侧重，在开发设计时应依据具体的条件和情况酌情考虑。表1 介绍了目前技术市场上出现较多的各种喷雾器结构形式及其基本参数情况和应用环境，三，雾化喷头的基本原理表1 中各种喷雾器的构造和雾化的过程以及依靠的原理是不相同的，但它们均有一个共同的过程，造成需雾化流体强烈的相对运动，从而产生了强大的摩擦力，以克服液体表面的张力，把液体撕成极细微的雾化液滴，达到雾化的最终目的。1 离心式喷雾器的原理对于机械压力式雾化喷头，无论雾化结果形成的是空心锥喷头，还是实心锥喷头，均是依靠一定形状的导流体造成流体旋转以形成离心力或喷射造成的圈吸和回流，使得喷出的液体与外界环境中的气体产生强烈的相对运动。从表1 中的对比分析和研究可知，多数的喷雾头，如带回流和不带回流以及恒压式机械离心雾化喷头，均具有离心旋流的特征。也即在结构设计上，多采用导流体或切向导流方式形成旋流喷射。旋流较强的喷射所形成的2 0 0雾状结构为空心雾锥形，旋流较弱或无旋的喷射所形成的雾状结构为实心锥形。一般情况下，前者所形成的液滴在垂直喷射方向的平面上分布是不均匀，而后者是均匀的，但实际应用中并不严格要求平面上分布的均匀性，而是要求空间分配的合理性，以有利于空间物理场( 浓度场，温度场等) 调节的均匀性。( 1 ) 机械离心式雾化喷头的数学模型离心喷头是喷雾器中的重要结构形式之一，从前面的分析中不难抽象出如图1 所示的离心雾化喷头的理想结构模型，而后根据质量守恒、能量守恒、动量守恒原理得出如表2 所示的数学模型和各变量之间的数值图形关系t伊p 山田1 膏心雾化喷头麻理田襄1 各种结构的啧头比较与对比分析( 均以水为喷射介质)类站梅示意田基车性能参数及描连结构及应用环境1 带麓漉叶片机械雾化碛头 1 1 供承压力一般1 0 t O k g c m 2( b a r )稠飘藤澜2 喷嘴直径1 5 6 O m m结构倚单，喷雾状态为空3 磺水量。3 5 0 1 5 0 0 k h ( 无回心惟型，葬化教幂受供水来)压力的髟响较大主要用渺幽剡4 作用长度r 1 2 0 0 m于要求不高的场所5 寡化角度r4 5 7 5 。f 6 雾化粒度l1 6 0 3 5 0 F m2 离心式空心傩喷头 日1 供水压力一般1 0 4 d h c m 2结构较复杂，喷雾状态为机2 喷嘴直径1 5 6 m m空心惟型，雾化效果受供攮黛翘3 喷水量ll O O 8 2 0 l h水压力的影响主要用于导。嚆5 雾化角度t4 6 6 1 插所藏4 作用长度r 1 0 0 0 m管道降温厦要求不矗的压6 - 雾化粒廑l1 B O 3 0 0 脚力鼻3 切向式空心椎喷头脚1 供木压力一般2 0 k g c m 2 ( b 盯)化常为I2 2 5 k g c m 2结柯较复杂、畸雾状态为式。国7霸喷嚏直径o 5 S m m空心锥型，雾化效果受供囊3 疃水量：2 4 2 5 0 l h水压力的髟畸，主要用于4 作用长度 1 0 0 0 m管道阵温及要柬不高的头降温保护垢所5 雾化角度一1 5 1 3 5 +6 雾化技度 1 5 0 4 0 0 m4 异流体半空心椎碴岳口1 供永压力一般2 0 - 4 5 k g c m 2圈2 碛嘴直径2 5 3 5 m m结构简单喷雾状态为空3 喷水量 8 9 1 4 6 k g h心惟型，雾化教果受供水4 作用长度l 1 8 0 0 m压力的髟响，主要用于叠5 雾化角度，1 5 6 5 。求不高的降沮保护场所6 雾化粒废 1 5 0 3 5 0 血、2 0 1续裹樊铸构示意图基奉性能参敷厦描述结构及应用环埴5 带回水机械式雾化疃头n 1 供水压力一般2 0 5 0 1 蛆r2 喷嘴直径1 5 7 O m m，结椅较复杂、舞雾状卷为机画鏖3 蟹水t l3 5 0 2 1 0 0 k g h ( 玉回求小空心锥囊，用于冷却时)机增湿塔、风警内降温4 作用长度：1 2 0 0 m厦煤粉燃烧器内燃油点5 雾化角度：1 5 1 3 5 。火装置6 雾化粒度l8 0 1 2 0 【m械导6 带回承机械式雾化碛头“1 供水压力一般2 0 5 0 b r藏2 喷嘴直径1 5 7 O m m结构较复杂，内部有一麓压酒，3 ，聩水量t3 5 0 2 1 0 0 k g h ( 无回永转体可改善喷雾的形状力时)甩于冷却机、增皿塔爰风雾4 作用长度；1 0 0 0 n I管内或者其他相关垢合。化式5 算化粒度r8 0 1 2 0 p m曩7 恒压回承机槭式雾化喷头叫I 供水压力一般2 0 5 0 b s r回术压力不影响喷寡效头2 喷嘴直径1 5 7 O m m果但其结皋较复杂，用赢需氢喷水量：2 5 0 2 5 0 k g h ( 无回木于增强塔、冷却机爰风蕾时)内的降温保护，也可用于瀚影幽4 作用长度1 0 0 0 m煤耪燃烧器内艟油点火豇雾化粒度：8 0 1 2 5 肿装置。8 内混式气雾喷头 7 】结构较复杂，从导管喷出1 供气，承压力一般2 5 k g f e m 2的木藏，冲击到钝体上。固2 喷庸外直径4 5 7 O m m形成水花，充蒲整个混台3 喷水量tO 2 0 0 0 k g h ( 无回水)腕体，髂后和高建喷出气4 作用长度：1 5 0 0 m流穗台喷出程音腔。喷莽戚气溶腔状杰用于水泥5 雾化粒度l 1 0 q 脚：磨及增醒塔快莲降瀑橱气所藏9 外混式气雾喷头 目挹1 供永压力一般3 1 0 虹f c m 2结构较复杂、喷雾气溶腔状矗用于承泥磨爰增澄台磷2 喷嘴直径1 5 7 O m m塔快遗降温场所，用于木盘( b a r )气3 喷水量 o 1 2 0 0 k g h ( 元回水)坭磨内可适当防止因水雾4 作用长度l 1 2 0 0 m泥水化造成的堵塞辞同5 雾化粒度f 1 0 0 n鼍畸头1 0 中间混合式气雾囊头I 供承压力一艘2 0 5 0 k f c m 。结柑较复杂、曩雾角度不( b a r )露2 喷嘴直径1 5 7 O m m随操作过程变化主要用3 靖水量 O 1 8 0 0 k g h ( 元圊木)作姑油系统的烧，同时4 作用长度l 1 2 0 0 m也可用于木泥膏及增显塔快速降置场所5 雾化粒庄l 1 2 0 p m续衰类结构示意田基车性能参数盈描述结构及应用环境1 1 气动声渡式气雾喷头1 m结构较复杂、需气源和韭振腔产生共振糠以破坏藏体的表面张力达瓢雾1 - 供气操作压力一般2 5 k g f 化的目的，操作压力低、喷雾戚气藩腔状志适用亩耐于增湿塔聩水和快速降垃2 承压力一般也2 5 k 窖f c m 2温场所，不宜用于燃烧和共3 噎水量l2 5 0 1 0 0 0 k g h ( 无回高粉尘场合。振1 2 气袖声波式气雾喷头2 日采)结构较复杂、气藏共振腔组4 作用长度：1 5 0 0 m在喷头的内部水藏以求音5 雾化粒度，1 0 0 1 = m膜的形式漉经共振腔体。操作压力低，喷雾成气溶式腔状志，适用于增湿塔畸气求和快速降温场所雾曩13 机电声泼式气雾喷头伽需要专门设计的机电超头越i 供水压力一般o 5 k g f 咖2声换柏器和声变辐杆构2 超声期率范围l o k l - l z l M H o成，结构较复杂、利用超3 功率根据聩木量设计声波“破坏痕体的表面张力、达到雾化的目的。4 雾化粒度可通过撬车和功事对雾适用于操作控制要求较清太小及分布进行精确控制和调节高的场所。操作压力低，能耗小，不宜堵塞l 轧机槭转盘式离心雾化喷头啪结构一般、由电动机带动机。酱孵翘，1 供木压力一般0 2 k g f c m 2的高建旋转的分东鼠楚和喷腔组成峨头一定压2 转盘周转建度大于5 m s 以上，通力的承进入高速旋转的分散鼠笼后，水在离心力械氆3 雾化艳在无震苗时应选霸7 5 0 0 和鼠笼壁的作用下。分散转常为9 0 l $ O m s -盘到所需的查问内以达到式8 0 0 0 r p m 雾化的目的。主要用于对和雾化要求不高的场所。冲击1 5 机械冲击式雾化喷掣1 式，-冲击式气雾舞头和气动雾雾化喷头相当t 气体和液化液体通避1 操作压力木，气一般为2 8 k g 体同时冲击到馈体上。达f c m 到掖体雾化的目的水泥2 雾化粒度1 5 即m l工业中不多用一般主要3 其它基本和上述气雾畸头榴当用于千爆或其他相暮工喷遒藏件通道业中头：裹2 喷霉器各结构数与操作参数闫的关系式嘲1计算式”一焘加1 一鲁净等t s ；詈N 专+ 禹”= 譬p 喷出藏体藏卜槔雾化角唧一由旋谴造卜雾化嚣的几r 噎头的操作量口广喷口处切向符号说孵r p 一噎出口半成空气湃半径何特征罩散其建度 一为藏量系缸压力f 一有效截面积中。_ 见上其它同前声一喷射舟囊密径巩一疃口娅轴向系最母度竹一当量流盏速度2 0 3续表阿索拉莫维奇根据离心雾化罄的最太流量理论等- o 导出了卜土兰 4 专州幅心导一糕对应值的数值关系如图所示t捌鼍： ：j ：二 ：n0 2 。04 l 霍。0工 0 1 08 01 0 0上述数学模型是一种纯理论的数学模型，小林清志o 】，根据上述原理，对于锐角喷嘴进行了实验研究，经过实验统计分析得出其流量系数妒与其旋涡室特性值五；1 # 有如下关系：妒= 一扣培( 2 1 s 害若各e x p - ，R 锐角喷孔喷出的雾滴的雾化角度口也与旋涡室特性参数置值有关，根据实验统计结果，雾化角度日可以表示如下：口= 1 8 0 。一2 a r c t g K 1 3 7 + 2 6 9 e x p ( - 4 9 2 i 2 r c ) 理论上雾化角度口为0 1 8 0 。，实际上由于喷流扩散和摩擦损失，雾化角度口一般在0 1 4 0 。范围内。( 2 ) 机械离心式雾化喷头的雾化效果模型前人经过大量的理论分析和实验研究。得出了适合不同情况和结构的机械式离心雾化喷头的效果评估模型如表3 所示。一上述离心式雾化喷头的效果评估模型，均是半理论，半经验的模型，因此在引用时一定要注意其使用范围和有关参数的选择及单位。( 3 ) 模型的探讨在上述模型研究的基础上，采用非线性规划的方法，结合具体的实倒，将其参数图形化，能更直地观察其变化趋势。目标单元格a = a b s 【t gL 2 害篇南 一。约束条件单元格t 见表2 中的有关等式和表3 中的相关计算式及其适用范围t采用o f f i c e9 7 提供的有关非线性规蚓处理方法，其计算结果如表4 、表5 。从计算结果( 表5 ) 及图2 所示中不难看出，在可行的范围内，由于其模型表达的意义有所差别( 见表3 ) ，因此其计算结果也有较大差别。在同样的条件下，记数液体平均径大于单位体积表面积平均径( 即d 。 d ) ，在变化趋势方面，O r r 离心式( 空心锥) 变化较快，随着喷口直径的增大，其雾化效果，衰减得比较快，而采用切线离心式喷头效果估算模型和采用叶片式评估模型，其变化趋势基本一致，但离心式效果比叶片式要好。2 0 4肇嘿靠謦衄曲卜r卜rr匕pII三二是一一一一、l一一，Ir二E 1-T厂1鲁心1卜rrKI卜kp土辇一lOOO0OOOOOO裹3 经各种喷头进行雾化的液蒲大小的估算公式汇总寰- m 】类离心压力式雾化喷头效果估算式常量厦参数说明切向引人式喷头的估算式却一藏体从膏喷孔喷出的平均藏，( m A ) d 。一喷嘴缩口直径，( r a m ) d = 1 1 2 6 0 ( d 而d o i + 。埘) 一( 3 。9 _ j 。一0 0 3 0 s * )“l 口的切向平均漉逮，( m s ) -d ”单位体积表面积平均径( 哪) 旋藏叶片式的估算式正尸喷嘴压差fd 。= 1 5 6 9 警一F N s 。 o 一喷嘴孔截面积( c m z ) 卜流量系数压空心傩式喷嚆雾化破头估算式( O r r 1 9 6 6 )力D 叶一以粒数计藏漓的体积平均径。( m ) 式岛一喷嘴缩口直径( m ) 1鼻1 0 9 一( 鲁) = A 坩+ B X Z + C0 l 一藏体流量m 3 s #尸I P 1 一气体及液体密度( k g m 3 ) I牝矧w R e ，斛引 lt , = = Q - - - L 硝胁堆体舯动力轱廑( P a B ) ，喷口一液体的表面张力( N m ) I岳m 一堕笋一T , Y t T J j t e ( 导卜- = 垂学# - - 最大喷葬锥顶角A = - - 0 1 4 4 IB = 0 7 0 2 # C 罩- - 1 2 5 = 0 2 类6 = 1 2 - 00 7 5 6 0 0 7 2 0 N m ( 0 2 5 ) ，实心锥喷嘴喷出雾漓估算式伽D = - - 浪涛的质量中位粒径( 脚) ；d = = I 9 2 丽) v r * T 2 ( + 学) ( 毕)脚一气体的动力牯度( P a s ) 研一气体与液体闯的相对速度( m s ) 使用范圈；( 向高超气荫中喷雾所形戚的筹清) 聃= 6 0 3 0 0 m s ，饥一液体的喷出建度( m s ) - 一o 7 4 4 2 k g m 3 In 一1 2 3 0 m s ! d m = 1 9 1 1 8 p m ln ；d r 一喷嘴鳍口直径( m ) I ，P l 一气体及浪体密度( k g m 5 ) ( 3 3 1 1 3 ) 1 0 3 P s 一8 Id o = ( 1 z 一5 ) 1 0 3 m襄4 廉始数据厦控栅目标藏量液体密度堆体黏度表面张力t s ( 旦)雾化角度特征参数流量系教有效截面系数控制变量珥口庐d0 59 9 8 58 9 E 一0 4o 0 7 20 5 2 0 5 75 5 。m5 9 5 8O 5 5 9 8 3 90 7 3 4 6 9 5 2 21 8 2 B - 0 7t hk g 一P B 8N mm裹5 计算结果类别1234567B91 01 1喷嘴口径1 522 53丑544 5S采5，6工作压力5 0 5 01 0 0 33 1 71 3 O6 33 4Z O1 20 80 60 4轴向喷建2 4 0 71 0 7 06 0 23 8 52 6 71 9 51 5 01 1 99 68 06 7切向碴建1 2 5 35 5 ，73 1 32 0 O1 3 91 0 27 86 25 O4 13 5参教眠8 0 3 E + 0 52 t E + 0 51 o E + 0 55 1 E + 0 43 啦+ 0 41 8 7 E + 0 41 2 6 E + 0 48 B 2 E + 0 36 4 3 E + 0 34 8 3 E + 0 3m7 2 E + 0 3冒请矗岛2 7 E + 0 51 盹+ 0 5l4 E + 0 51 ，1 E + 0 59 。E + 0 47 诬+ 0 46 S E + 0 46 0 2 E + 0 45 蛆+ O l9 E + 0 44 疆+ M参教z5 1 94 9 44 7 64 6 34 5 24 4 24 3 44 2 74 2 14 1 51 1 0理论式3 2 2 07 4 1 81 3 0 92 0 0 4 7 2 8 1 4 53 7 2 6 14 7 2 8 95 8 1 3 96 9 7 3 88 2 0 2 0 9 4 9 2 7离心式口k1 2 81 2 2 42 8 9 64 5 9 06 厶2 57 B 6 l9 豇7 71 1 4 5 31 3 5 6 91 6 0 1 01 8 B 7 5叶片式D 。6 6 7 79 4 5 21 2 0 9 51 4 6 4 51 7 1 ，2 21 9 5 4 12 1 9 1 02 4 2 3 82 6 5 2 92 8 7 8 7 3 1 0 1 6叫o r r 空离公式1 一离心式I 旋流叶片彭仁lIl 升IlI flII 叮ll 一一一声习1 1L 一。，一， 寸r lI|一|、22 533 5 4 555 ，SB22 6S3 544 555 56喷嘴直径C 0喷埔直径( 一)3 5 03 0 j 02 S 02 0 01 5 01 0 0S o0 0女童畲萎) 喷嚏直径与雾化粒度的关系( b ) 喷嚏直径与操作压力的关系图2 计算结果趋势图2 气液混合式气雾喷头的原理对于气液混合式气雾喷头，无论是内混式、外混式还是中间混合式均是依靠两种流体的相互作用，以克液体的表面张力，造成液体分散的同时，气体也起到隔离了液滴再次聚合形成较大液滴的可能，以迅速形成气溶胶，达到雾化的目的。气液混合式气雾喷头也是喷头中的一种重要喷头形式，除此之外，它多和冲击式原理、离心旋流式原理、叶片导流式原理等一起混合，构成复合式雾化喷头。该种类型喷头的优点是适用范围广、操作弹性极大、制造简单，维修使用方便。但由于该种喷头在喷雾的过程中加入了压缩空气源，从而使得动力消耗有所增加，动力消耗相对稍大。( 1 ) 气体流动及雾化所需空气量的确定一般情况下，气雾式喷头所用空气均是具有一定压力的可压缩空气，对于喷头的压缩空气的流动其气体的流速一般在1 0 0 m s 以上，气体在喷头内的流动所经历的时间较短，可以将其看作是一维的绝热流动，同时因气体在喷头内行程的距离也很短，因摩擦造成的影响较小，可近似地认为其过程是可逆的。即将喷头内的气体流动看作是近似的一维等熵流动，采用此种处理方法。巳完全能够满足工程设计计算精度的要求。根据一维等熵流动所遵守的基本方程( 如表6 ) ；裹6 气体一壤筹埔旅动方程组 类捌连续方程诂量方程能量方程荨墒方程气森方程d p 如d A 譬+ 幽= 。d + t - d 珥0d J = 0p p 盯形式1p 。F A ”形式2p n A 宣常鼓警+ 等= 常教 + 车。常藏，- 常鼓舌= 常鼓根据上述方程组：不难得出喷口前后两截面问关系t镖= 装r ，象：勰 瓮r0O00O0O00O0啪螂啪啪啪啪栅|猢mo冒憾霉晕心等- f 等广；篡；糖 等r式中量一气体的物性参数，量；嚣= 爰= 1 4 ；-为仉= ( 荔) 。亏佩，因而常温( 2 5 ) 条件下气体的音速为仇= 2 0 1 iP t 目= ! 譬一m ( 1 + )l = 雌1 + o 2 0 2 M 地a r x “5气体雾化疃头类气体内挹式雾化喷熹的雾化教景佶算式( 1 9 f i 6 )厶一掣( 吾) “+ 5 3 , 4 X 1 0 6 ( 。老) “5 ( 是) 1 。，使用花墨，A 盅7 0 0 1 2 0 0 k g m 8 Id - ( 1 9 7 3 ) x 1 0 一。N mp i = 3 l O 一5 1 0 一午 一饥叫1 0 0 3 0 0 m s I气律井混式雾化晴岳的雾化效果估算式嘲( 1 9 3 8 )d = 2 6 0 0 ( 甏) f 忐) rh 一气体喷出逮度( m s ) o ，岛液体、气体的流量( m 3 e ) ，如雾化粒廖( p m ) f如一掖滴的质量中位粒径( p m ) IM 、帆分捌为液体和气件的质量流量( k g h ) 妇气体的质量藏事( k g l m ：8 )( 3 ) 过程与模型的讨论2 0 7同理，采用非线性规划的方法，对其进行讨论如下t目标I = P 崎B Q t ，m i n约束条件：a b s ( d * 一如_ ) = o ，加上述模型的限制条件及其他约束。结合具体的内混式喷头( 结构见表1 ) 为例，在满足雾化效果的条件下，当喷头喷水量为0 5 t h 时，其计算结果绘制成曲线如图3 所示：番1 4旱1 2羹i6 窿彰k L L L 白j JL L L L _ I J 一瞬篡3 5 暴3 0 早2 5 譬2 遣1 5 皇1 0 8乩钳器器? 劳舞t o 甚向混合室的喷口面积( c 一) 1 81 61 41 21 00 80 60 40 2气体喷 掘台室的喷口面积( c - 2 )图3 气体雾化式嗑头压缩空气量及操作压力确定的关系图( a ) 喷逮范围为3 0 0 1 0 0 m s 情况( b ) 喷遗为l O o m s 情况对于上述内混式喷头，由于其适用条件的限制，因此必须分段处理，图3 a 当喷入混合室内的气速在3 0 0 l O O m s 时，其雾化粒度比较细( 6 4 “m ) ，压缩空气的功耗也较高，对于要求不高的场所，没有必要采用雾化到6 4 z m 以下。对于水泥工业用，雾化粒度小于1 0 0 p m ，就足以满足工程使用的要求，同时也可以节约能量消耗，图3 b 是喷人混合室内气流速度为l O O m s ，操作时有用压力为1 4 8 3 k g f c m 2 时的雾化效果曲线。从图中不难根据要求，在喷水量为0 5 t h 时，不难确定压缩空气的使用量和有效压力参数及内部气体喷日的大小等，为其结构的设计提供了必要的数据。3 声波式气雾喷头的设计i声波式气雾喷头又分为气动式声波气雾喷头和机电抉能式声波气雾喷头，主要利用了声波的机械机制和声波的空化机制。目前两种气雾喷头尚在发展中，暂缺少理论的或经验的效果评估模型，为该种喷雾器的普及应用带来了一定的难度，特别对于换能式雾化喷头，由于机电换能和超声变幅杆的造价较高，仅用于雾化控制要求较高和附加值较高的技术场合。( 1 ) 气动声波震荡式气雾喷头气流声波震荡式气雾喷头和气液混合式气雾喷头就外观形式差不多，但其主要依靠的原理却有本质的区别。气流声波震荡式是依靠高速运动的气流，冲击到一个特制的气流共鸣箱内，造成气流共鸣，以发出声波，同时液流通过声波共鸣区后，造成水流共振。达到破坏水的表面张力，形成雾化的目的。随着气流压力的不断增大，喷出气流速度的提高，导致共鸣频率的增加，声波能力的加剧，其雾化效果越好。但能耗也相应提高。如图4 所示是C a h o n 气动式超声发声器和H a r t m a n 气动式超声发声器r 。】 ，高速气流冲击到共鸣箱内，造成锅流返回，与来流气体造成剧烈的喷撞和颤动，从而产生一定频率的声渡，一般情况下，该种声波发生器产生最高的频率小于7 0 k H z 。对于水泥工业用声波喷2 0 8(10恻辩皋蛛呷释墨(Ie世辑薯琳簟饕s：ms；m蝴蚕；枷咖删渤m吼N繇每前倒期謦堆r雾器，用于造成声渡的气流喷出速度一般控铷在亚音速区，基本能够满足生产设计要求。表1中给出的两种声波雾化喷头，实际上是C a h o n和H a r t m s n 气动声波发生器的原理的应用。( 2 ) 机电挟能声波气雾喷头据有关资辩介绍 g i l l “。该种喷雾器的喷头结构较为简单，超声变幅杆本身就是喷头，外加机电超声换能器构成，液体由中间的导管供给，并使其浸没过变幅杆的振动端面。该种喷雾器的雾化粒度分布均匀，便于调节和控制。4 机械冲击分散和转盘雾化式喷头机械冲击分散式雾化喷头，是依高速喷射的流体冲击到钝体或特殊结构的挡板上( 挡板可以是固定的也可以是高速旋转的多沟槽的挡板) ，达到破坏水的表面张力和雾化水的目的图4 气体超声波发生嚣原理田( ) G a l m n 气缸式超声盅声器犀【理翔( b ) H a r t m 柚气动式趋声燕声嚣原理圈( 如表8 所示) 。表8 为转盘式雾化喷头效果评估模型。寰8 转盘式雾化头效果估算模盈 i x ”帆棱转盘式喷头的雾化敢果的估算式( 1 9 5 2 )凼广蕞滴体积平均径( 蛐1 )转r d 一转盘半径盘百d 一l 蕊M 1 ) ”( 盏) ”( 筹) o I f 1 一特盘单位液体流量( k g m 。)式雾，广一转盘的转敦( 1 ，1 )化麓甩范墨。6 0 8 2 2 0 ( 1 e ) Il o 一3 u z 9 ( P a 5 )头n 准体密度1 0 0 0 ：p l - 1 4 0 0 k g m s , 0 0 7 3 0 0 0 9 9 ( N m ) 口一藏体表面张力该类喷头在水泥工业中用的不多，此处不多作介绍。，四、雾化喷头的开发设计如何选用和开发设计雾化喷头，应立足于使用的目的、使用的场合、一次性投入资金、操作灵活性、适应性和维修的方便等方面的综合评价上，根据目前的研究和发展趋势。雾+化喷头的开发、研究和设计，已由过去的单一原理的形式逐渐向着复合式原理方向发展，最终的目的就是降低能量的消耗和获得最佳的雾化效果。1 ，离心式雾化喷头的设计根据工程设计的要求需设计一个喷出流量为5 0 0 L h ，雾化角度为5 5 。，雾化粒度1 0 0 p m 的离心机械式雾化喷头，并根据需要确定工作压力。根据前面的程序。其雾化喷头的计算结果如图5 所示。、从图5 中不难看出，在喷水量满足设计要求的情况下，要想保证喷出的雾化粒度小于1 0 雎m ，其操作压力不大于4 0 k g f e r a 2 ，其喷嘴的直径为1 8 2 2 r a m 之间比较合适。另外，如果雾化角度尚允许稍大一些在同样的操作压力下，还可得到雾化效果更好的雾化喷头。因此，在喷头设计中，要多方综合考虑和设计，才能设计出最为合理的喷头，以满2 0 9琥蹯礤足生产控制的需要。相应其结构特征参数见表4 所示。雾化喷头的结构设计，在操作参数和喷头几何特征参数确定后，其喷头的结构设计就比较容易了。喷嘴口直径抽- )岔-曲尊蜷毒震出世撼图5 喷嘴直径与操作压力和雾化效果的关系2 气液混合式雾化喷头的开发设计根据工程设计需要，需设计一个喷水量为5 0 0 L h ( 1 3 8 9 1 0 “( r n 3 s ) ) 的内混式气雾化喷头，要求雾化粒度小于和等于1 0 叩m ，需确定气体的需要量和操作压力以及喷头的结构参数。根据图3 b 所给出的0 5 t h 喷水量的性能曲线，不难得出，当雾化粒度小于1 0 叫m 时，相应气体喷人混合室内的喷口面积为9 3 c m 2 ( 分两个长方形孔1 5 X 3 1 r a m 切向进入混合式) ，有效操作压力1 4 8 3 k g f c m 2 。为了避免气路和液路之间的返流，喷水嘴的有效操作压力也应取为1 4 8 3 k g f c m 2 ，通过能量转换原理，可计算出喷人混合室内的水流速度应为：1 7 ( m s ) 左右，从而不难算出喷水口的尺寸为3 Z 5 ( m m ) ，混合室的有效直径确定。为：以0 ( r a m ) ，从混台室( 腔) 内二次喷出的雾化永气流速度为8 0 1 0 0 m g ，根据上述结构参数和相应表1 ( 子图8 ) 的图形结构，就不难设计出气液混台式气雾喷头。同时考虑到流体压力的沿程衰减，最终的设计压力应为2 5 3 5 k g f l c m 2 比较合适。3 气动声波震荡式气雾喷头的开发设计气动声波式气雾喷头的设计是在( a l t o n 气动式超声发声器和H a r t m a n 气动式超声发声器o ”( 如图4 所示) 的基础上开发设计的。设计的关键是共鸣箱体大小和箱体与气流晴嘴之间的距离，在共振箱体和气流喷嘴之间形成有效合理的超声场，同时让水流在喷出后也应均匀地流经超声场，经过声场声波的作用，达到破坏水流的表面张力，从而形成细小液滴。通过调节气流喷出速度和箱体与气流喷嘴之间的距离，可以控制和调节液体的雾化效果，根据G
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