一種音速-超音速組合式氣動霧化噴嘴的製作方法

2023-09-15 14:43:55

專利名稱：一種音速-超音速組合式氣動霧化噴嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用於各種液體霧化的氣動霧化噴嘴，具體地說是一種音速－超音速組合式氣動霧化噴嘴。
目前，隨著煉油工業深加工能力的逐步增強，作為工業爐窯用的重油燃料質量越來越差，其粘度均達不到我國標準中的最低要求。除此以外，重油中的灰分、雜質和水分含量也越來越高，從而導致重油燃燒不完全，燃燒設備易堵塞結焦，爐壁燒蝕和大氣汙染。現有的重油噴嘴一般採用外混式或內混式結構，如中國專利90205838.X和91203212.X所公開的噴嘴，其內部均設置了一個旋流器，雖然它們將重油粘度的適應範圍提高到了20°E，但實際應用中燃料重油的粘度遠遠高於此值；且其結構複雜，拆裝不便。另外上述兩項專利僅具有一個很小的混合腔和唯一的音速截面噴口，至使液－氣混合不充分，霧化粒度大，液霧流剛度差，易堵塞結焦。
本實用新型的目的是提供一種用於各種液體尤其是高粘度重油燃料的霧化噴嘴，其霧化粒度細小，不易堵塞結焦。
本實用新型是一種音速－超音速組合式氣動霧化噴嘴。包括進氣環管6、管道7、液－氣噴嘴芯4、混合腔2及噴口1，其特徵在於液－氣噴嘴芯4前端開有對稱分布的兩個或兩個以上的噴液孔3，其軸線與和它對應分布的噴氣孔5的軸線夾角為60°～90°，混合腔2為大體積混合腔，噴口1為一個或多個外寬內窄收縮－擴張型的超音速噴口。
眾所周知，決定霧化優劣的關鍵是提高霧化氣體與被霧化液體的相對撞擊動能。為此，本實用新型採用了兩次高能氣動撞擊來達到霧化效果最佳的目的，第一次採用音速撞擊，而第二次採用了最大動能的超音速撞擊。基於這種設計方法的霧化噴嘴具有霧化粒度細小，不易堵塞、結焦，液霧流剛度強硬，燃燒充分汙染小的優點，具有結構簡單，拆裝方便，適用於各種液體的霧化，尤其是工業爐窯用高粘度重油燃料的霧化。實驗證明，該噴嘴對於粘度高於60°E的重油有極好的霧化效果。


圖1為本實用新型的剖面圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
如
圖1所示，被霧化液體通過管道7以一定壓力進入液－氣噴嘴芯4，從其前端沿徑向對稱分布的兩個或兩個以上的噴液孔3噴出。霧化氣體以一定壓力經進氣環管6進入液－氣噴嘴芯4，並從液－氣噴嘴芯4沿軸向與噴液孔3對應分布的噴氣孔5噴出。由於噴氣孔5的截面設計成臨界截面，至使霧化氣體以音速氣流噴出，在出口處與對應的噴液孔3噴出的被霧化液體相交撞擊，完成第一次音速下的霧化。霧化後的液－氣混合物進入混合腔2，混合腔2為大體積混合腔，其長度是其直徑的2～4倍，以促進液－氣混合物在混合腔中兩相的均勻摻混。在混合腔2的前端設有噴口1，噴口1為外寬內窄的收縮－擴張型超音速噴口，其喉道與最終出口截面的面積比為11.5～13.5，使氣流能以超音速噴出。混合腔2中的液－氣混合物在充分混合後經噴口1以超音速流射出，實現了第二次超音速下的霧化。由於噴口1噴射的是液霧和氣的混合物，所以不易堵塞結焦。此外由於噴射速度極高，液霧流的剛度非常好。
對
圖1結構的噴嘴的水實驗表明，在氣液比(重量比)為0.2，氣體壓力0.4MPa(表壓)，液體壓力0.6MPa(表壓)時，噴口外400mm處索太爾平均直徑可達30μm以下，在軋鋼爐上對40°E重油試驗表明，燃燒充分、明亮，不堵塞結焦，且火焰剛度強硬。
本實用新型的氣動霧化噴嘴，其液－氣噴嘴芯4與管道7、進氣環管6及混合腔2的連接均採用螺紋連接。
在實際應用中，噴液孔3也可開成其軸線與對應分布的噴氣孔5的軸線夾角為60°～90°的斜孔。噴口1可根據火焰形狀的需要設計成單孔、單排環孔或多排環孔，也可以是異形孔或按一定形狀分布的圓形孔。其中若噴口1為多排環孔，其各孔軸線可在噴口外相交，交角為30°～60°。
權利要求1.一種音速-超音速組合式氣動霧化噴嘴，包括進氣環管(6)、管道(7)、液-氣噴嘴芯(4)、混合腔(2)及噴口(1)，其特徵在於液-氣噴嘴芯(4)前端開有對稱分布的兩個或兩個以上的噴液孔(3)，其軸線與和它對應分布的噴氣孔(5)的軸線夾角為60°～90°，混合腔(2)為大體積混合腔，噴口(1)為一個或多個外寬內窄的收縮-擴張型超音速噴口。
2.如權利要求1所述的氣動霧化噴嘴，其特徵在於噴液孔(3)與噴氣孔(5)的最佳軸線夾角為90°。
3.如權利要求2所述的氣動霧化噴嘴，其特徵在於混合腔(2)的長度是其直徑的2～4倍。
4.如權利要求3所述的氣動霧化噴嘴，其特徵在於收縮－擴張型超音速噴口(1)的喉道與最終出口截面的面積比為11.5～13.5。
5.如權利要求4所述的氣動霧化噴嘴，其特徵在於噴口(1)可以根據需要設計成單孔、單排環孔或多排環孔，也可以是異形孔或是按一定形狀分布的圓形孔。
6.如權利要求5所述的氣動霧化噴嘴，其特徵在於多排環孔中各噴口的軸線可在噴口外相交，交角為30°～60°。
專利摘要本實用新型公開了一種音速-超音速組合式氣動霧化噴嘴。它包括液-氣噴嘴芯、混合腔和一個或多個超音速噴口。液體通過液-氣噴嘴芯由音速氣流對其進行第一次霧化後通過大體積混合腔由噴口以超音速流噴出實現第二次高能氣動霧化。該噴嘴適用於各種液體的霧化，尤其適用於高粘度(大於60°E)的極劣質燃料油的霧化，具有霧化效果好，不堵塞結焦、汙染少、火焰剛度強硬、結構簡單等特點。
文檔編號B05B1/00GK2205252SQ9422158
公開日1995年8月16日 申請日期1994年9月27日 優先權日1994年9月27日
發明者國相傑, 王曉宇, 劉建軍, 陳鴻, 卓曦 申請人:國相傑, 王曉宇