PDF《流体动力式超声波喷嘴雾化特性的实验研究》

! 试验研究 # 流体动力式超声波喷嘴雾化特性的实验研究 张绍坤 王景甫 马重芳 史杨(北京工业大学环境与能源工程学院 ) 摘要 根据超声波雾化机理和经过反复试验 , 研制了流体动力式超声波雾化喷嘴.

分析了流 体动力式超声波雾化的原理与特点 , 分别用水和 180号重油作为介质对喷嘴雾化特性进行了实验 , 测试了不同雾化空气压力、液体压力条件下沿喷嘴轴向的粒径分布 , 并对雾化特性进行了理论分 析.用水作为雾化介质时 , 雾化粒径在实验条件下基本保持在 10~16μm;

用180号重油作为雾 化介质时 , 即使在入口温度

50 ℃ 的低温下 , 雾化粒径在实验条件下亦保持在 10~15μm 范围内 , 证明该喷嘴对重油有良好的雾化效果 , 具有较大的应用价值. 关键词 流体动力式 超声波喷嘴 雾化特性 实验研究 引言2004年的统计数据表明 : 中国已成为世界第 一煤炭消费大国和第二石油消费大国 , 能源消费总 量已达世界第二.但中国的经济总量只占世界的 4% , 能源利用的效率远低于世界先进水平 , 节能 潜力巨大.欲实现我国可持续发展 , 解决能源短缺 问题 , 在注重寻找新能源的同时 , 应把更多的精力 放在节能上面. 当今世界上 , 70%以上的能源来自石油 , 所以 提高石油的利用率有着很深的现实意义.重油是在 石油化工过程中产生的重质油 , 是工业生产中的重 要能源 , 它广泛应用于发电、冶金、玻璃、钢铁等 领域.近几年来 , 随着优质燃油和天然气的价格不 断上涨 , 重油作为替代动力燃料越来越受到人们的 重视.受石油化工行业深加工的影响 , 我国的重质 燃料油品质日趋恶化 , 表现出高密度、高粘度、高 胶质等物性 , 直接影响燃烧性能 , 使燃料油的雾化 质量下降 , 燃烧不完全 , 烟气中有害气体含量增 加,喷嘴易结焦 [

1 ] .燃烧重油、渣油的锅炉如何 提高喷嘴的雾化质量 ? 这是科研人员长期探索的课 题.因此 , 研制高效的重油喷嘴以提高其应用效率 在现阶段具有重要意义. 在此背景下 , 笔者对流体动力式超声波重油喷 嘴雾化特性进行了研究 , 通过冷态、热态实验 , 证 明了该喷嘴对重油有良好的雾化效果 , 具有较大的 应用价值. 超声波雾化原理 重油雾化喷嘴的性能决定重油雾化粒径的大 小,同时也决定重油的燃烧效率.目前 , 工业炉上 使用的重油喷嘴主要有 3类:喉管类喷嘴、气泡雾 化喷嘴和超声波雾化喷嘴 [

2 ] .超声波雾化喷嘴是 一种新型重油喷嘴 , 其雾化效果一般要高于其他喷 嘴,具有雾化粒径小、雾化液滴均匀性好的特点. 超声波雾化喷嘴主要有 2种形式 : 电动式和流体动 力式.电动式超声波雾化喷嘴需要外装电器设备 , 成本较高 , 应用较少 [

3 ] . 流体动力式超声波雾化喷嘴是在喷嘴上装上超 声波发生器 , 当高速流体从喷嘴喷出时 , 流体的冲 力会激发超声波发生器的共振腔振动产生超声波 , 使重油在超声波的作用下发生振动而被雾化.随着 超声波频率的增加 , 雾化液滴越来越细 , 一般超声 波的振动频率作用下可获得几微米级的燃油液滴. 高强度声波的频率一般为 10~14 kHz.由于这种 喷嘴的工作压力较宽 , 气流在亚声速条件下 , 都可 以得到较高的声压 , 且雾化处理量大 , 成本较低 , 所以比电动式超声波雾化喷嘴有更好的发展前景. 喷嘴雾化实验 根据超声波雾化机理 , 笔者经过反复试验 , 研―1―2007年第35卷第6期 石油机械CH I NA PETROLEUM MACH I NERY 制出流体动力式超声波雾化喷嘴 , 其剖面图如图