La tecnología de atomización de la boquilla tiene una amplia gama de campos de aplicación, principalmente para la atomización de combustibles líquidos, su mecanismo de atomización, método de atomización, tecnología de prueba de niebla líquida y tecnología de simulación numérica de atomización de combustible se explican brevemente.
La tecnología de atomización ya abarca casi todas las áreas industriales, como el transporte, la producción agrícola y la vida diaria de las personas. además de la combustión de varios combustibles (gas, líquidos y sólidos), la tecnología de atomización también tiene una amplia gama de aplicaciones en industrias no incendiarias como la granulación catalítica, el procesamiento de alimentos, el recubrimiento en polvo y la pulverización de pesticidas.
Teoría del mecanismo de atomización de líquidos
La llamada atomización de líquidos se refiere al proceso físico por el que el líquido se convierte en niebla líquida u otras pequeñas gotas en un ambiente gaseoso bajo la acción de energía adicional. Ya hay muchas explicaciones para su mecanismo de atomización, como la teoría de la interferencia aerodinámica, la teoría de los choques de presión, la teoría de las perturbaciones turbulentas, la teoría de las perturbaciones aéreas y la teoría de las mutaciones en las condiciones límite.
1. la teoría de la interferencia aerodinámica castlemanzui propuso hace mucho tiempo la teoría de la interferencia aerodinámica, que cree que debido a la interferencia aerodinámica entre el chorro y el gas circundante, la superficie del chorro genera fluctuaciones inestables. A medida que aumenta la velocidad, la longitud de la superficie afectada por las ondas inestables es cada vez más corta, hasta la magnitud de micras (m), el chorro se dispersa en forma de niebla.
2. la teoría de la oscilación de presión es observar que la oscilación de presión del sistema de suministro de líquido tiene un cierto impacto en el proceso de atomización. Por lo tanto, se cree que desempeña un papel importante en la atomización de acuerdo con la oscilación de presión generalizada en el sistema general de inyección.
3. la teoría de la perturbación turbulenta, la teoría de la perturbación turbulenta, cree que el proceso de atomización del chorro ocurre dentro de la boquilla, y la turbulencia del propio fluido puede desempeñar un papel importante. También se cree que la velocidad de División radial del líquido en la boquilla, que se mueve como un flujo turbulento del tubo, puede causar una perturbación inmediata en la salida de la boquilla, produciendo así atomización.
4. la teoría de la perturbación del aire dice que la teoría de la perturbación del aire tiene una actitud opuesta a la teoría de la perturbación turbulenta, creyendo que la perturbación de presión de gran amplitud causada por el fenómeno de la erosión de la cavidad en el sistema de inyección de combustible es la causa de la atomización.
5. la teoría de la mutación de las condiciones límite dice que la teoría de la mutación de las condiciones límite cree que en la salida de la boquilla, las condiciones límite del líquido (tensión interna) cambian repentinamente; O el chorro laminar sobresale y pierde la restricción de la pared de la boquilla, lo que hace que la distribución de la velocidad en la sección transversal cambie repentinamente y produzca atomización.
Las cinco hipótesis del mecanismo de la boquilla enumeradas anteriormente tienen deficiencias e incluso son contradictorias en sí mismas. La mayoría de los académicos, como braccofv, apoyan la teoría de la interferencia aerodinámica. Esta hipótesis se ha desarrollado adecuadamente y explica mejor la causa de la División y rotura de los Chorros de baja velocidad, con el fin de deducir los Chorros de alta velocidad, que pueden usarse como la causa básica de la atomización. En la actualidad, la investigación sobre el mecanismo de atomización de la inyección de combustible en el país y en el extranjero se lleva a cabo principalmente desde dos aspectos: primero, el uso de la tecnología de cálculo numérico para establecer una variedad de modelos de hipótesis para la investigación de simulación numérica; Por otro lado, se utilizan técnicas avanzadas de prueba fotoeléctrica para capturar detalles del proceso de atomización para apoyar alguna o una hipótesis integral.
Proceso y método de atomización
A través de la atomización, el combustible líquido forma una niebla líquida con partículas pequeñas y tamaño uniforme para aumentar el área de contacto entre el combustible líquido y el aire de combustión, promover la evaporación y, por lo tanto, hacer que el combustible se queme de manera plena y efectiva. Y cuanto más fina sea la atomización, más completa será la combustión. Por lo general, el proceso de atomización por pulverización de la niebla líquida se divide en tres etapas: una es la etapa en la que el líquido fluye dentro de la boquilla; El segundo es la etapa en la que el líquido se divide en gotas por la columna líquida después de la expulsión; El tercero es la etapa en la que las gotas se rompen aún más en el gas. La segunda de estas etapas es la principal, que se puede explicar por interferencias aerodinámicas.
Los métodos de atomización líquida también son diversos, y los representantes son principalmente atomización mecánica, atomización dieléctrica y atomización de boquilla especiales.
1. atomización mecánica
La atomización mecánica se basa principalmente en chorros de alta velocidad producidos por el combustible bajo la acción de la diferencia de presión para atomizar el combustible, que a su vez se puede dividir en atomización directa, centrífuga y giratoria.
La atomización directa y la atomización centrífuga se pueden llamar colectivamente atomización a presión. Debido a que el tipo de inyección directa depende principalmente de la inyección de combustible para lograr el propósito de la atomización, los requisitos de presión de aceite son relativamente altos, y cuanto mayor sea el diámetro del agujero de pulverización, más grueso será la atomización, por lo que el diámetro del agujero de pulverización no puede ser demasiado grande, y el rango de Ajuste de flujo es relativamente pequeño. La atomización centrífuga consiste en utilizar la fuerza centrífuga producida por el líquido de alta presión a través del dispositivo de rotación para producir una película líquida, que se rompe por el aire y se atomiza. El efecto de la atomización centrífuga es mejor que la atomización directa, pero también requiere una mayor presión de suministro de combustible, por lo que ninguno de ellos es adecuado para atomizar combustible de alta adherencia.
La atomización giratoria se divide generalmente en dos categorías principales: tipo de rotación y tipo de boquilla giratoria, mientras que la forma del cuerpo giratorio se divide en tipo de taza giratoria y tipo de disco giratorio 8. La atomización de la taza giratoria consiste en inyectar combustible en la parte delantera de la taza giratoria cónica, con la ayuda de la taza giratoria giratoria de alta velocidad para expandir el combustible en una película delgada, atomizando el combustible por una combinación de "pulverización de fuerza centrífuga" y "pulverización de velocidad". Se utiliza principalmente en hornos y calderas industriales en china. Del mismo modo, la atomización de disco giratorio se basa en un disco giratorio de alta velocidad para atomizar el combustible, que actualmente se utiliza principalmente en el campo del secado por pulverización. El disco de pulverización centrífuga utilizado en el quemador de desviación de una pequeña turbina de gas es una atomización típica de la boquilla giratoria, cuya calidad de atomización se debe principalmente a la gran fuerza centrífuga producida por la rotación de alta velocidad que actúa sobre el combustible pegado a la pared con una presión * equivalente, lo que hace que la velocidad radial del combustible expulsado sea particularmente alta.
2. atomización de medios
La atomización media se puede dividir en atomización de vapor y atomización de aire de acuerdo con los diferentes medios, y se puede dividir en atomización neumática y atomización de burbujas de acuerdo con los diferentes métodos de atomización.
La atomización neumática se basa en un gas a cierta presión (aire comprimido o vapor) para formar un flujo de aire de alta velocidad, lo que hace que se forme una alta velocidad relativa entre el gas y el combustible para lograr el propósito de la atomización. La ventaja es que se puede obtener un buen efecto de atomización a una presión de suministro de combustible más baja, todavía se puede obtener una alta calidad de atomización cuando se utiliza combustible de alta viscosidad, y las condiciones de trabajo se pueden ajustar en un rango más amplio.
La atomización burbujeante es un nuevo método de atomización neumática propuesto a principios de la década de 1980 por A.H. lefebvre9, que consiste en inyectar aire comprimido en el líquido de una manera adecuada y hacer que ambos formen un flujo estable de dos fases burbujeantes en la Cámara de mezcla de la boquilla, lo que a muy corta distancia de la salida de la boquilla se debe a cambios drásticos en la diferencia de presión dentro y fuera de la burbuja, lo que la hace expandirse bruscamente hasta romperse, rompiendo así aún más la película líquida envuelta a su alrededor en partículas de niebla líquida más sutiles. Debido a que el consumo de gas de la atomización de burbujas es pequeño, la calidad de la atomización es alta y el efecto de la atomización básicamente no se ve afectado por el diámetro de salida, por lo que es más adecuado para combustibles líquidos de alta viscosidad como el peso de la atomización y el aceite residual.
3. atomización de boquilla especial
Las boquillas especiales generalmente se atomizan con principios como ultrasonido, campo electromagnético y acción estática.
La atomización ultrasónica, también conocida como atomización oscilante ultrasónica, tiene un mecanismo de atomización más complejo. fuentes relevantes creen que el principio de la atomización ultrasónica es que el flujo de aire ultrasónico entra en la cavidad resonante para producir ondas de presión de alta frecuencia, que se transmiten a la superficie del líquido para causar vibraciones para producir ondas ultrasónicas. los picos causados por la amplitud de las vibraciones separan y rompen las gotas de la superficie. a medida que aumenta la frecuencia de las ondas ultrasónicas, las gotas atomizadas son cada vez más finas, y generalmente se pueden obtener gotas de combustible de varias micras bajo la acción de la frecuencia de vibración de las ondas ultras Debido a que el rendimiento de atomización de la ecografía es generalmente mejor que otros métodos de atomización, su diámetro de atomización es pequeño (por debajo de 100 metros), la uniformidad de las gotas también es mejor, y el índice de uniformidad de distribución de tamaño es de 2, por lo que es fácil lograr la combustión hipóxica, reduciendo así las emisiones de contaminantes de nitrógeno y oxígeno en los gases de combustión.
La atomización estática se utiliza principalmente en la atomización de recubrimientos. En la pulverización estática, debido a la acción del campo electrostático de alta tensión, las gotas de pintura se dividen en partículas finas, lo que hace que la pintura se atomice. La atomización estática siempre se utiliza en combinación con otros métodos de atomización en equipos de atomización de pintura.
En la prueba de atomización líquida, para la prueba de grupos de gotas en el campo de flujo, no solo se debe medir su distribución de tamaño, sino también su distribución espacial, velocidad, etc. Por lo tanto, es apropiado adoptar el método de no interferir en el campo de flujo y el campo de pulverización para medir directamente las características del Grupo de gotas en movimiento. Entre los métodos de no interferencia de objetos de medición, el uso generalizado de Zui es el método óptico. Con el rápido desarrollo y la amplia aplicación de la tecnología láser, microelectrónica e informática, se han desarrollado muchas nuevas tecnologías de medición óptica, como la tecnología de medición de niebla holográfica láser, la tecnología de medición de niebla de dispersión láser, la tecnología de medición de niebla Doppler de fase láser y otros métodos de medición sin contacto, que tienen las ventajas de no interferir con el campo de flujo, alta resolución temporal y espacial, logrando la tridimensionales y en tiempo real de la medición de pulverización, y proporcionando un poderoso medio de prueba para el estudio en profundidad de la boquilla.