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旋转射流破碎雾化机理的实验研究

作　者: 赵子行
导　师: 杜青
学　校: 天津大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 旋流喷嘴 雾化特性 近区域 空心旋转射流
分类号: TG664
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


旋流喷嘴在工业上有广泛的用途,对它射流破碎雾化机理的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。但是,人们对旋流喷嘴射流特性及其破碎机理的认识还不是很清楚,本文探讨了旋转射流的特性及其破碎机理。为了满足实验研究的需要,建立了一套由恒压连续喷射系统、光学拍摄系统和粒度测量系统组成的实验系统。其中,光学拍摄系统采用了漫射背景散射成像法和高速摄影法。实验中的旋流喷嘴采用了套筒和旋芯的组合结构,旋芯内的旋流室用于旋转射流。该组合具有旋流特性好,结构尺寸易于测量和改变,产生的射流对称性好等诸多优点。研究了旋流喷嘴近区域的流动特性并分析了喷射压力、喷射介质、喷嘴结构对流动特性的影响。结果表明:提高喷射压力将明显提高喷嘴的体积流量,增大喷孔直径将增大喷嘴的体积流量,增大旋流室直径将减小喷嘴的流量,减小旋流室入口角度,将明显增大喷嘴的体积流量;增大喷射压力将明显增大近区域的形状尺寸,喷射介质的表面张力越小射流的形状尺寸越大,喷嘴的结构参数对射流有影响,增大喷孔直径将明显增加射流外形尺寸,而旋流室直径对射流的形状影响较小,增大喷孔的出口长径比将减小射流的外形尺寸,增大旋流室入口角度,将增大射流的外形尺寸;内外压力差的存在束服了射流在自由空间中的扩展,使射流的外形尺寸减小。研究了射流表面波纹的信息,并分析了喷射压力、喷射介质和喷嘴结构对其的影响。得到如下结论:增大喷射压力,将使射流破碎的越早,射流的雾化变好;喷射介质的表面张力越小,射流表面褶皱越大,破碎越短;减小喷孔直径,增大旋流室入口角度,减小喷嘴出口长径比,增大旋流室直径都将导致射流破碎出现的更早。研究了射流破碎的宏观特性:喷雾锥角、破碎距离和粒度。结果表明:增大喷射压力,增大喷嘴直径,减小喷嘴出口长径比,增大旋流室直径,增大旋流室入口角度都将增大喷雾锥角;喷射介质对喷雾锥角的影响不是很大。增大喷射压力,旋流室直径越大,喷嘴出口长径比越小,增大旋流室入口角度将使破碎距离L减小,但L始终不为零。增大喷射压力,减小喷孔直径可以减小雾化粒度SMD,可以获得良好的雾化效果。旋流室直径和喷嘴出口长度对雾化粒度影响不是很明显。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 液体射流破碎机理的研究  9-12
    1.2.1 液体射流破碎的形式  9-10
    1.2.2 液体射流破碎的机理  10-11
    1.2.3 液膜射流破碎的机理  11-12
  1.3 旋流喷嘴的研究现状  12-15
    1.3.1 旋流喷嘴射流雾化破碎机理的研究  12-13
    1.3.2 旋流喷嘴流动规律的研究现状  13-15
  1.4 本文的工作及意义  15-17
第二章 实验系统的组成及其工作原理  17-27
  2.1 实验系统的组成  17
  2.2 恒压连续喷射系统  17-20
    2.2.1 恒压连续喷射系统  17-18
    2.2.2 旋流喷嘴的结构设计  18-20
  2.3 光学拍摄系统  20-22
    2.3.1 测试技术的选择  20-21
    2.3.2 光学拍摄系统的组成及其工作原理  21-22
  2.4 粒度测量系统  22-26
    2.4.1 粒度测量仪的结构及其工作原理  23-24
    2.4.2 激光粒度测量仪的软件介绍  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 旋转射流近区域流动特性的研究  27-39
  3.1 旋转射流近区域的流动特性  27
  3.2 旋流喷嘴的体积流量  27-30
  3.3 旋转射流近区域流动特性的影响因素  30-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 射流近区域表面波纹的研究  39-46
  4.1 表面波纹的特征分析  39-40
  4.2 射流近区域表面波纹的影响因素  40-44
  4.3 本章小结  44-46
第五章 旋流射流破碎的宏观参数研究  46-57
  5.1 宏观参数的意义和测量方法  46-48
    5.1.1 喷雾锥角  46-47
    5.1.2 破碎距离  47
    5.1.3 雾化粒度  47-48
  5.2 宏观参数的影响因素  48-56
    5.2.1 喷雾锥角的影响因素  48-51
    5.2.2 破碎距离的影响因素  51-53
    5.2.3 雾化粒度的影响因素  53-56
  5.3 本章小结  56-57
第六章 总结及展望  57-59
参考文献  59-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

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