细水雾论文分析.ppt

直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 1 解决问题 对直射式不加旋芯喷嘴的一些内、外部雾化特性参数进行了MATLAB仿真，通过试验寻求雾化的最优参数（出口压力、出口孔径等）。对改进加旋芯的喷嘴进一步分析。 2 喷嘴内部示意图 3 仿真模拟分析 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 一般取圆柱段长度为喷嘴出口直径的2.5一3倍最为合适。为便于加工及仿真比较,选择喷嘴的收缩角a为130、300、600、900,出口圆柱段长度L分别取为0d(无出口圆柱段)、2d、3d、4d。 喷嘴部分的水力损失跟喷嘴内部的结构参数有很大的关系,下面针对前文所选的喷嘴形式分别进行计算,计算初始条件为:出口直径d=1.5mm,出口喷雾压力14Mpa,流量16L/min。 3.1 喷嘴结构参数对射流压力、出口速度的影响 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 出口圆柱段l/d越长,喷雾压力越小(即喷嘴段的压力损失越大) 出口喷雾压力随着收缩角a从00开始增大而增大,到约130以后,则开始随着a的增大而减小。经过喷嘴时的出射压力比泵出口喷雾压力减少了1一2.5MPa。 射流出口速度u0随着l/d的增大而减小;随收缩角a从00开始增大而增大,到约130以后,则随着a的增大而减小。 a和l/d对u0的影响变化从162m/s到142m/s,其变化幅度约为12%。即在此压力下,喷嘴结构对射流出口速度有影响,但不是很大。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 3.2 喷嘴雾化压力对SMD的影响 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 由图可知 出口喷雾压力对SMD的影响极大,SMD随着出口喷雾压力的升高而呈接近倒数关系降低。 当出口喷雾压力升高到约6MPa时,SMD己小于400um:在8一9Mpa之后,SMD的减小幅度已较小,其值为230um一120um;在14Mpa之后,SMD基本稳定在120um左右,己经达到超细水雾的要求。 所以,根据实际要求不必要再盲目追求更高的压力。基本上取9MPa己能够满足细水雾的雾化要求。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 3.3 喷嘴出口直径对SMD的影响 在出口喷雾压力14MPa、系统流量16L/min的情况下,不改变喷嘴内部结构,仅改变喷嘴出口直径,可得随着喷嘴出口直径的增加,液滴SMD变大。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 3.3 喷嘴结构对SMD的影响 在出口喷雾压力14MPa、系统流量16L/min及喷嘴出口直径为1.5mm的情况下,改变喷嘴内部结构,使收缩角分别为130、300、600、900,出口圆柱段长度l/d分别为l、2、3、4 SMD直径随着l/d的增大而变大,与收缩角对SMD的影响相比,出口圆柱段长度l与喷嘴出口直径d的比值对SMD的影响更大。为了获取较小的SMD,应该选取较小的l/d。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 由前述可知在出口喷雾压力为9MPa时,即能基本满足雾化的要求,故取出口喷雾压力为9MPa,系统流量为16L/min时,再来分析一下此时的情况 由图可知l/d越大SMD越大,雾化质量越差;随着a的增加到约13。时,SMD先衰减到波谷,又逐渐上升。SNID总体上从360um变化到220um,变化幅度约为45%,但SMD 均能满足小于400um的要求。即a和l/d对SMD并不是最重要的影响因素。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 联合前面出口喷雾压力对SMD的影响,可得出: 出口喷雾压力和喷嘴出口直径是影响雾滴SMD的两个最关键因素。而收缩角a和出口圆柱段长度l/d对SMD有影响,但并不是最重要的影响因素。 3.4 直射式喷嘴初步试验 试制了收缩角a=130、300、600、900,长径比l/d为0、2、3、4的喷嘴共16个,分别在工作压力为3、5、7、9、11MPa下实测。 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究 3.5 结论 测量结果同时表明喷嘴内部结构以l/d=2,a=300一600时的雾化效果为佳。同时,计算喷嘴外部雾化特性参数时,也可看出雾化锥角约在120左右,这也符合前文推导的结果。相同喷嘴出口直径下,出口喷雾压力越大,SMD越小,目测即可看出。当出口喷雾压力高于9MaP后,SMD变化不明显,故以8一9MPa为本型喷嘴的最低稳定出口喷雾压力。 建模所需的数学软件工具 MATLAB：绘图功能, 导入导出数据,数字图象的读和写 求解方程与方程组、求解微分方程 插值与拟合 线性规划、非线性规划与目标规划 线性与非线性回归、 Lingo：线性规划、非线性规划