[发明专利]气液两相压平衡广角均布细雾喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及适用于烟尘净化、脱硫脱硝、气体降温、喷涂和消防等领域的气液两相流雾化喷嘴，尤其是指一种气液两相压平衡广角均布细雾喷嘴。

技术背景

雾化喷嘴有两种：单液体雾化喷嘴和气液两相雾化喷嘴。

单液体雾化喷嘴的雾化机理主要是丝状分裂，液体以很高的速度从喷孔射出，在表面张力和液体与外界静止空气间的摩擦力作用下，液柱变成蛇状振动的液丝，然后断裂成雾。单液体雾化喷嘴的雾化效果较差，如果要产生平均直径小于100微米的雾滴，必须采用小喷孔、高液压，这种结构的单液体雾化喷嘴存在的问题是：孔口易堵塞，雾化质量差。

气液两相雾化喷嘴主要是采用压缩空气冲击液流提高雾化质量，大幅度降低液压。由于气液两相雾化喷嘴比单液体雾化喷嘴有更好的雾化性能，因此，气液两相雾化喷嘴得到越来越广泛的使用。

气液两相雾化喷嘴的雾化机理主要是膜状分裂，当气液混合流以相当高的速度从压力式喷嘴喷出时，能形成液包气的薄膜状雾滴群，气体膨胀使液膜破裂成雾，增大气压，降低液量可进一步提高雾化效果。气液两相雾化喷嘴有两种型式：引射型和气液碰撞型。

引射型喷嘴所需的液压极低，可以是常压（环境大气压），仅靠高速气流在文丘里管喉部产生的负压就可能将液体吸入文丘里管中，使气液混合形成雾滴。引射型喷嘴存在的主要问题是雾化质量不稳定，原因有两种：

一是液体不能吸入引射型喷嘴导致不能形成液雾：根据气体射流的扩散规律，当喉嘴距过大时，气体射流截面积在进入喉管之前已扩散到大于喉管面积，喉管对射流成为单纯的阻力，从而使喷射器无法抽吸液体不能形成液雾。另外，引射流气体喷射存在气流速度下限。如果喷口气速低于下限，所产生的负压不够，液体无法吸入喷头，不能形成液雾（参见：吴伟烽，冯全科，向清江，吕俊贤。气-液喷射器内两相流流型分析。核动力工程。2007，28（6），34-37）。

二是混合室中的回流作用导致无法正常喷雾：在气体喷口和文氏管之间是气液混合室，气体喷口产生的高速射流区外侧是回流区，回流区随着背压的升高不断向混合室入口处移动，当背压超过一定程度时, 入口处将出现严重的回流现象，导致引射型喷嘴工作终止（参见：王厚庆，沈超，王晓娟，陈炳录，张鹤飞。气液两相流引射器的数值仿真及实验研究。石油机械。2005，33（9），21-23）。

气液碰撞型喷嘴主要靠高速气液间的相互碰撞产生雾化，气液碰撞型喷嘴有较好的雾化稳定性，但也有不足之处：

1、液相喷口易堵塞。由于气液碰撞型喷嘴是靠高速气液间的相互碰撞产生雾化，因此就要求液相喷口的直径很小（通常小于1mm），使喷液成为很细的液柱，这样才容易在高速气流的冲击下破碎成雾（参见：杨立军，王维。两相流乳化型细水雾喷嘴雾化特性研究，北京航空航天大学学报，2002，28（4），413-416）。如果液体有杂质（如湿法脱硫喷碱液有固体颗粒，喷油雾有油垢等），细喷口极易堵塞。

2、气液两相雾化作用没有得到充分发挥。碰撞型喷嘴仅有高速气液间的相互碰撞作用，没有利用气液两相流之间的剪切力。

3、气液碰撞型喷嘴所需液压高于引射型喷嘴。

为了克服引射型喷嘴雾化质量不稳定的问题，同时有效发挥气液碰撞型喷嘴的雾化潜力，中国发明专利ZL 2009 1 0063156.3，公开了一种采用下旋压缩气流，并利用高速气流对液柱的冲击作用，结合高速旋转气流对液柱的剪切作用，从而使液柱更易破碎形成液雾。尽管两相旋流大口径细雾喷嘴极大地改善了雾化效果，但仍有存在以缺陷：

1、所需的液压较高（通常大于0.2MPa）。

2、由于在气流和液体接触面上的压力不等，导致喷嘴末端的各个喷孔喷出的液量不等。

3、对于所有多孔喷嘴，无论是多孔单液体雾化喷嘴还是多孔气液两相雾化喷嘴，两股雾化射流之间总存在喷雾分布不均的现象，该问题到目前为止还没有得到很好地解决。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述技术缺陷，提供一种雾化分布均匀性好、结构简单且不会发生堵塞的气液两相压平衡广角均布细雾喷嘴。