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云立方解析不同噴嘴的噴霧方式應(yīng)用及分布
來源:市場(chǎng)部
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作者:smartfog
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發(fā)布時(shí)間: 2016-01-21
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不同的噴霧方式各有其特點(diǎn)，人們利用其特性應(yīng)用于不同的燃燒與非燃燒設(shè)備上，發(fā)揮其功能。
不同的噴霧方式各有其特點(diǎn)，人們利用其特性應(yīng)用于不同的燃燒與非燃燒設(shè)備上，發(fā)揮其功能。
(1)實(shí)心噴霧噴嘴
實(shí)心噴霧就是燃料或其他工質(zhì)均布于噴霧錐橫截面上。該種噴嘴又可分兩種類型：一種是簡(jiǎn)單直射噴嘴，它的噴射錐角很小(小于15)，甚至近似直線噴射。它的射程長(zhǎng)，沖擊力最大。在燃燒設(shè)備上應(yīng)用也很廣泛。在非燃燒設(shè)備上也有應(yīng)用，如清洗設(shè)備、噴射、冷卻、潤滑、防火等行業(yè)。另一種是在噴嘴殼體內(nèi)裝有旋流葉片，其噴霧錐角可為50°～120°，其沖擊最小。在非燃燒設(shè)備上應(yīng)用最為廣泛，也可用于清洗、冷卻、防火、加濕、防塵等。一般實(shí)心噴霧粒徑較粗，為了減小粒度也可采用空氣或蒸汽助霧化。
(2)空心噴霧噴嘴
在上列各種噴霧方式中，它是對(duì)噴霧質(zhì)量要求最嚴(yán)格的一種(特別是對(duì)航空和地面燃機(jī)燃燒室上采用的)。該種噴嘴除了廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等燃燒設(shè)備外，在非燃燒設(shè)備上也有廣泛應(yīng)用。由于它可以獲得最小的平均粒徑，在噴霧壓力，噴霧流量和角度相同的情況下，可以使處理工件表面面積增大，并處理得更加細(xì)膩，對(duì)物質(zhì)的移動(dòng)產(chǎn)生較大影響。困此，空心噴霧噴嘴在氣體冷卻、空氣加濕、金屬處理、粉塵控制、氣體洗凈以及化學(xué)反應(yīng)上使用能產(chǎn)生很好的效果，在粉料制取、噴涂等眾多行業(yè)的設(shè)備上廣泛采用?？招膰婌F也可以采用空氣或蒸汽助霧化。
(3)扇形噴霧噴嘴
扇形噴霧可以讓工質(zhì)由噴嘴夾部多個(gè)小孔或多管耙噴射產(chǎn)生；也可以由工質(zhì)經(jīng)圓孔噴出沖擊出口曲面或經(jīng)長(zhǎng)圓孔截面噴口噴出，再經(jīng)噴口外V形條縫形成。其沖擊力僅次于小噴霧角的直射噴嘴，它可按一定間距排列的一排或多排水(清洗液)簾，對(duì)平移的大批量碎礫石，工件和按一定間距排列的水果、蔬菜等進(jìn)行流水線式清洗；也可以利用噴射冷(熱)空氣流對(duì)零件冷卻、干燥、洗滌等
3、噴嘴排布
從以上各種噴霧方式可以看出：噴霧錐角(或扇面角)從噴嘴端面開始，隨軸向距離增加，噴霧散布截面(或橫向尺寸)越大。對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室來說有多個(gè)(多至30多個(gè))分布在圓周上；對(duì)非燃燒設(shè)備上的清洗、潤滑、外涂等裝置也會(huì)排布大量噴頭．都要求得到較均勻的流量分布(或稱噴霧體積通量)，以達(dá)到設(shè)備的功能要求。為此必須防止不合適的液霧重疊，對(duì)噴嘴的布局要有所安排。
嚴(yán)格地說，最好在保證所有噴嘴的流量、噴霧錐角、噴霧質(zhì)量、噴霧體積通量(即單位時(shí)間內(nèi)通過采樣體單位探測(cè)面積的液體體積)等基本相等條件下(當(dāng)然這些數(shù)據(jù)要通過預(yù)先檢測(cè)得到)，按環(huán)面或長(zhǎng)條平面保證均等流量分布來安排噴嘴間距。
實(shí)際工程應(yīng)用中難于按上述要求去執(zhí)行，有的通過實(shí)用效果檢測(cè)去修正完善。例如在早期航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室上的噴嘴排布(或稠度)是進(jìn)行過大量調(diào)驗(yàn)才予確定的。噴嘴間距合適與否會(huì)反應(yīng)在以下性能：
1)出口溫度場(chǎng)的變化，一般噴嘴間距太大．出口溫度分布系數(shù) (或出口熱點(diǎn)分布系數(shù)OTDF)偏大(特別在高功率狀態(tài)下尤為突出)；
2)低工況燃燒性能惡化，一般噴嘴間距太小，即噴嘴數(shù)量太多，相同噴口尺寸及總供油量條件下，每個(gè)噴嘴供油量少，勢(shì)必降低了供油壓差，燃油霧化質(zhì)量惡化，燃燒效率降低，點(diǎn)火困難．燃燒穩(wěn)定性差。這些性能參數(shù)及表現(xiàn)均可通過燃燒室方案選擇性試驗(yàn)確定，進(jìn)而折中作出噴嘴數(shù)量選定。
首先，燃燒室類型不同，同一類噴嘴的稠度也不同，如采用壓力霧化噴嘴的單管或聯(lián)管型燃燒室，一般稠度取值約為1．1，即留夠傳焰管安裝尺寸和保證火焰筒周向均勻進(jìn)氣要求的間隙；而對(duì)于環(huán)形燃燒室來說，噴霧錐受到火焰筒頭部及主燃區(qū)的外壁進(jìn)氣的壓縮作用，其縱截面勢(shì)必呈橢圓形，為了防止油錐重疊，噴嘴稠度取值為1.3-1.5。
其次，在環(huán)形燃燒室上，不同類型噴嘴及其安裝方式的稠度也有差別：
a．T形蒸發(fā)管供油方式的支管稠度小于1，r形的小0.5。這是由于從支管噴出的油氣混合物射流不可能產(chǎn)生很大的噴霧錐，而即刻進(jìn)人頭部相應(yīng)回流區(qū)。
b．切向安裝的壓力霧化噴嘴的稠度較大，一般lx／hf>1．5，如GTCP36-300、WTQ-l等。如果采取周向分級(jí)，為保證高況工況的性能，則其稠度為1．5左右。
c．回油噴嘴在低工況下噴霧錐角變大，其稠度取值可大些，其噴霧角達(dá)90°土5°，因此稠度達(dá)到2左右。
d．扇片式噴嘴的情況前面已討論過，它的稠度取值也達(dá)到2左右。
e．空氣霧化噴嘴(含組合式空氣霧化裝置)是一個(gè)獨(dú)立的油氣供給裝置，受火焰筒頭部進(jìn)氣影響小，特別是組合式的，霧化空氣量占總氣最比例大，因此稠度取值偏小，如CT7的稠度為l.2左右。
以上歸納的噴嘴稠度取值原則主要以大超小發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的資料為依據(jù)，這些原則對(duì)于大發(fā)動(dòng)機(jī)也基本上適用。在非燃燒設(shè)備的清洗、噴涂、潤滑、冷卻等裝置安排噴嘴群也必須要求所用噴嘴的流量、噴霧錐角、流量分布等基本性能相近，然后按噴嘴端面至工作平臺(tái)高度、噴霧壓力及工質(zhì)性質(zhì)不同初步確定噴嘴布局。一般情況多用扇形噴霧噴嘴，它的噴霧體積通量呈山形分布(外側(cè)流量少)，因此必須有一定噴霧重疊量．實(shí)心噴霧的噴霧體積流量類似扇形噴霧，只足它的分布更如同圓面包形。而空心噴霧的縱剖面如同馬鞍形(即中心部位流量少)。無論何種噴霧形式都必須考慮覆蓋面的重疊量，至于具體數(shù)據(jù)尚難給定。
(1)實(shí)心噴霧噴嘴
實(shí)心噴霧就是燃料或其他工質(zhì)均布于噴霧錐橫截面上。該種噴嘴又可分兩種類型：一種是簡(jiǎn)單直射噴嘴，它的噴射錐角很小(小于15)，甚至近似直線噴射。它的射程長(zhǎng)，沖擊力最大。在燃燒設(shè)備上應(yīng)用也很廣泛。在非燃燒設(shè)備上也有應(yīng)用，如清洗設(shè)備、噴射、冷卻、潤滑、防火等行業(yè)。另一種是在噴嘴殼體內(nèi)裝有旋流葉片，其噴霧錐角可為50°～120°，其沖擊最小。在非燃燒設(shè)備上應(yīng)用最為廣泛，也可用于清洗、冷卻、防火、加濕、防塵等。一般實(shí)心噴霧粒徑較粗，為了減小粒度也可采用空氣或蒸汽助霧化。
(2)空心噴霧噴嘴
在上列各種噴霧方式中，它是對(duì)噴霧質(zhì)量要求最嚴(yán)格的一種(特別是對(duì)航空和地面燃機(jī)燃燒室上采用的)。該種噴嘴除了廣泛應(yīng)用于工業(yè)爐窯、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等燃燒設(shè)備外，在非燃燒設(shè)備上也有廣泛應(yīng)用。由于它可以獲得最小的平均粒徑，在噴霧壓力，噴霧流量和角度相同的情況下，可以使處理工件表面面積增大，并處理得更加細(xì)膩，對(duì)物質(zhì)的移動(dòng)產(chǎn)生較大影響。困此，空心噴霧噴嘴在氣體冷卻、空氣加濕、金屬處理、粉塵控制、氣體洗凈以及化學(xué)反應(yīng)上使用能產(chǎn)生很好的效果，在粉料制取、噴涂等眾多行業(yè)的設(shè)備上廣泛采用?？招膰婌F也可以采用空氣或蒸汽助霧化。
(3)扇形噴霧噴嘴
扇形噴霧可以讓工質(zhì)由噴嘴夾部多個(gè)小孔或多管耙噴射產(chǎn)生；也可以由工質(zhì)經(jīng)圓孔噴出沖擊出口曲面或經(jīng)長(zhǎng)圓孔截面噴口噴出，再經(jīng)噴口外V形條縫形成。其沖擊力僅次于小噴霧角的直射噴嘴，它可按一定間距排列的一排或多排水(清洗液)簾，對(duì)平移的大批量碎礫石，工件和按一定間距排列的水果、蔬菜等進(jìn)行流水線式清洗；也可以利用噴射冷(熱)空氣流對(duì)零件冷卻、干燥、洗滌等
3、噴嘴排布
從以上各種噴霧方式可以看出：噴霧錐角(或扇面角)從噴嘴端面開始，隨軸向距離增加，噴霧散布截面(或橫向尺寸)越大。對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室來說有多個(gè)(多至30多個(gè))分布在圓周上；對(duì)非燃燒設(shè)備上的清洗、潤滑、外涂等裝置也會(huì)排布大量噴頭．都要求得到較均勻的流量分布(或稱噴霧體積通量)，以達(dá)到設(shè)備的功能要求。為此必須防止不合適的液霧重疊，對(duì)噴嘴的布局要有所安排。
嚴(yán)格地說，最好在保證所有噴嘴的流量、噴霧錐角、噴霧質(zhì)量、噴霧體積通量(即單位時(shí)間內(nèi)通過采樣體單位探測(cè)面積的液體體積)等基本相等條件下(當(dāng)然這些數(shù)據(jù)要通過預(yù)先檢測(cè)得到)，按環(huán)面或長(zhǎng)條平面保證均等流量分布來安排噴嘴間距。
實(shí)際工程應(yīng)用中難于按上述要求去執(zhí)行，有的通過實(shí)用效果檢測(cè)去修正完善。例如在早期航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室上的噴嘴排布(或稠度)是進(jìn)行過大量調(diào)驗(yàn)才予確定的。噴嘴間距合適與否會(huì)反應(yīng)在以下性能：
1)出口溫度場(chǎng)的變化，一般噴嘴間距太大．出口溫度分布系數(shù) (或出口熱點(diǎn)分布系數(shù)OTDF)偏大(特別在高功率狀態(tài)下尤為突出)；
2)低工況燃燒性能惡化，一般噴嘴間距太小，即噴嘴數(shù)量太多，相同噴口尺寸及總供油量條件下，每個(gè)噴嘴供油量少，勢(shì)必降低了供油壓差，燃油霧化質(zhì)量惡化，燃燒效率降低，點(diǎn)火困難．燃燒穩(wěn)定性差。這些性能參數(shù)及表現(xiàn)均可通過燃燒室方案選擇性試驗(yàn)確定，進(jìn)而折中作出噴嘴數(shù)量選定。
首先，燃燒室類型不同，同一類噴嘴的稠度也不同，如采用壓力霧化噴嘴的單管或聯(lián)管型燃燒室，一般稠度取值約為1．1，即留夠傳焰管安裝尺寸和保證火焰筒周向均勻進(jìn)氣要求的間隙；而對(duì)于環(huán)形燃燒室來說，噴霧錐受到火焰筒頭部及主燃區(qū)的外壁進(jìn)氣的壓縮作用，其縱截面勢(shì)必呈橢圓形，為了防止油錐重疊，噴嘴稠度取值為1.3-1.5。
其次，在環(huán)形燃燒室上，不同類型噴嘴及其安裝方式的稠度也有差別：
a．T形蒸發(fā)管供油方式的支管稠度小于1，r形的小0.5。這是由于從支管噴出的油氣混合物射流不可能產(chǎn)生很大的噴霧錐，而即刻進(jìn)人頭部相應(yīng)回流區(qū)。
b．切向安裝的壓力霧化噴嘴的稠度較大，一般lx／hf>1．5，如GTCP36-300、WTQ-l等。如果采取周向分級(jí)，為保證高況工況的性能，則其稠度為1．5左右。
c．回油噴嘴在低工況下噴霧錐角變大，其稠度取值可大些，其噴霧角達(dá)90°土5°，因此稠度達(dá)到2左右。
d．扇片式噴嘴的情況前面已討論過，它的稠度取值也達(dá)到2左右。
e．空氣霧化噴嘴(含組合式空氣霧化裝置)是一個(gè)獨(dú)立的油氣供給裝置，受火焰筒頭部進(jìn)氣影響小，特別是組合式的，霧化空氣量占總氣最比例大，因此稠度取值偏小，如CT7的稠度為l.2左右。
以上歸納的噴嘴稠度取值原則主要以大超小發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的資料為依據(jù)，這些原則對(duì)于大發(fā)動(dòng)機(jī)也基本上適用。在非燃燒設(shè)備的清洗、噴涂、潤滑、冷卻等裝置安排噴嘴群也必須要求所用噴嘴的流量、噴霧錐角、流量分布等基本性能相近，然后按噴嘴端面至工作平臺(tái)高度、噴霧壓力及工質(zhì)性質(zhì)不同初步確定噴嘴布局。一般情況多用扇形噴霧噴嘴，它的噴霧體積通量呈山形分布(外側(cè)流量少)，因此必須有一定噴霧重疊量．實(shí)心噴霧的噴霧體積流量類似扇形噴霧，只足它的分布更如同圓面包形。而空心噴霧的縱剖面如同馬鞍形(即中心部位流量少)。無論何種噴霧形式都必須考慮覆蓋面的重疊量，至于具體數(shù)據(jù)尚難給定。
