CN103252296A

CN103252296A - 喷雾喷嘴及喷雾装置

Info

Publication number: CN103252296A
Application number: CN2013102045106A
Authority: CN
Inventors: 刘马林; 卢振明; 邵友林; 刘兵; 朱钧国; 张秉忠; 杨冰
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提供了一种喷雾喷嘴及使用其的喷雾装置，所述喷雾喷嘴包括：旋转喷雾喷芯、缩口式喷腔和喇嘛口式喷雾出口，其中，所述缩口式喷腔具有两个开口，所述两个开口之一为所述缩口式喷腔的腔壁沿其轴向由外向内收缩所形成的收缩口，所述收缩口与所述喇嘛口式喷雾出口的两个开口中的小口连接，所述缩口式喷腔的两个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯连接，所述旋转喷雾喷芯使得液体在所述缩口式喷腔内形成旋转流，经撞击雾化形成锥形非空心雾化区域。

Description

喷雾喷嘴及喷雾装置

技术领域

本发明涉及流体力学技术领域，特别是涉及一种喷雾喷嘴及喷雾装置。

背景技术

我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件直径为60mm，结构为球形包覆颗粒（TRISO）弥散在燃料区的石墨基体中。高温气冷堆核电站的固有安全性的第一道保证就是所使用的核燃料为TRISO型包覆颗粒，其由核燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。上述包覆层在设计温度下可以很好地阻止裂变产物逸出燃料颗粒，这种具有四层复合结构的核燃料颗粒是在喷动床中采用化学气相沉积的方法制备得到的，其中最关键的一层为SiC层，负责阻止裂变产物释放的重要作用，主要由甲基三氯硅烷(MTS)裂解生成，裂解生成气体主要是氯化氢气体（HCl），需要用碱液进行吸收，目前的碱液吸收采用喷淋式喷头，吸收效率低，在吸收塔上层形成酸雾，强烈腐蚀金属管道，导致漏液漏气现象时有发生。

面对高温气冷堆的商业化趋势，燃料元件生产走向规模化，迫切需要一套适应生产要求的高效气体吸收设备。目前常用的喷雾喷嘴多存在喷雾区中心空腔，设备复杂，在气液吸收过程中容易堵塞，不容易拆卸清洗，同时不易控制雾化角度，不易拓展等缺点，因此本发明设计了一种液体喷雾喷嘴及喷雾装置，其设备简化，工艺简单，易于安装、清洗、拓展和操控。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何实现液体雾化，使得气液充分接触，从而液体能将气体中可吸收成分完全吸收，使得尾气中不再含有腐蚀性气体，以改善操作环境，适应规模生产的需要。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种喷雾喷嘴，包括：旋转喷雾喷芯、缩口式喷腔和喇嘛口式喷雾出口，其中，所述缩口式喷腔具有2个开口，所述2个开口之一为所述缩口式喷腔的腔壁沿其轴向由外向内收缩所形成的收缩口，所述收缩口与所述喇嘛口式喷雾出口的2个开口中的小口连接，所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯连接，所述旋转喷雾喷芯使得液体在所述缩口式喷腔内形成旋转流，经撞击雾化形成锥形非空心雾化区域。

优选地，所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯可拆卸连接。

优选地，所述旋转喷雾喷芯卡入所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口的圆弧台面上。

优选地，所述收缩口和/或所述喇嘛口式喷雾出口的角度为30～120度。

优选地，所述角度为60度。

优选地，所述旋转喷雾喷芯包括中央液体通道以及均匀分布的多个周围旋转式液体通道。

优选地，所述多个周围旋转式液体通道为3～6个。

优选地，所述多个周围旋转式液体通道的旋转角度相同。

优选地，所述角度为30～75度。

优选地，所述角度为60度。

优选地，所述多个周围旋转式液体通道的中心轴线位于垂直于所述旋转喷雾喷芯中孔圆心与所述多个周围旋转式液体通道孔圆心的连线的剖面上。

本发明还提供一种喷雾装置，包括：液体输运泵、吸收柱、液体分布盘、以及上述的任一种喷雾喷嘴，其中，所述液体输运泵用于将吸收气体所用的液体输运至所述液体分布盘，并用于产生一定压力，使得所述液体能够在所述喷雾喷嘴里旋转雾化；所述吸收柱用于安装所述液体分布盘，并用于提供封闭空间，使得所述液体和所述气体接触；所述液体分布盘用于安装所述喷雾喷嘴。

优选地，所述喷雾喷嘴为多个，其分别以六边形样式分布于所述液体分布盘的上下两个表面上，并且所述液体分布盘的上下两个表面上的喷雾喷嘴交错分布。

优选地，所述液体分布盘的上下两个表面中至少之一上的喷雾喷嘴排布为内外多层。

优选地，还包括旋转密封件，用于在所述吸收柱上固定所述液体分布盘，并用于平衡所述液体雾化形成的液压。

（三）有益效果

采用上述喷雾喷嘴及喷雾装置，能实现喷雾过程的自动运行，操作简便，同时喷雾喷嘴易于安装、拆卸和清洗，从而提高了生产效率；所用喷雾喷嘴设计简单，雾化效果好，喷腔和喷芯分开，不易堵塞，吸收充分，从而改善了操作环境；另外液体分布盘、喷嘴、喷芯均为分开设计，如有损坏可以更换部分零部件，减少了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例的喷雾装置及液体分布盘的示意图；

图2为本发明实施例的液体分布盘及喷雾喷嘴分布图；

图3为本发明实施例的喷雾喷嘴及喷芯装配位置截面图；

图4为本发明实施例的喷雾喷嘴及内部喷腔三维示意图；

图5为本发明实施例的旋转喷雾喷芯示意图；

图6为本发明实施例的旋转喷芯三维示意图；

其中：1、液体输运泵；2、密封件；3、吸收柱；4、液体分布盘；5、喷雾喷嘴；4-1、液体分布盘外层六边形下方喷嘴；4-2、液体分布盘外层六边形上方喷嘴；4-3、内层六边形设计；4-4、中心喷嘴；5-1、喷芯安装位置；5-2、喷嘴螺纹；5-3、缩口式喷腔；5-4、喇叭式喷雾出口；5-1-1,5-1-2,5-1-3、旋转式液体通道；5-1-4、中央液体通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-6所示，本发明提供一种喷雾喷嘴5，包括：旋转喷雾喷芯5-1、缩口式喷腔5-3和喇嘛口式喷雾出口5-4。

其中，所述缩口式喷腔5-3具有2个开口，所述2个开口之一为所述缩口式喷腔5-3的腔壁沿其轴向由外向内收缩所形成的收缩口。

所述收缩口与所述喇嘛口式喷雾出口的2个开口中的小口连接，所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯5-1连接。

所述旋转喷雾喷芯5-1使得液体在所述缩口式喷腔5-3内形成旋转流，经撞击雾化形成锥形非空心雾化区域。

其中，所述缩口式喷腔5-3的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯5-1可拆卸连接。

其中，所述旋转喷雾喷芯5-1卡入所述缩口式喷腔5-3的2个开口中除收缩口之外的另一个开口的圆弧台面上。

其中，所述收缩口和/或所述喇嘛口式喷雾出口的角度为30～120度。优选地，所述角度为60度。

其中，所述旋转喷雾喷芯5-1包括中央液体通道5-1-4以及均匀分布的多个周围旋转式液体5-1-1,5-1-2,5-1-3通道。

其中，所述多个周围旋转式液体5-1-1,5-1-2,5-1-3通道为3～6个。

其中，所述多个周围旋转式液体通道5-1-1,5-1-2,5-1-3的旋转角度相同。

其中，所述角度为30～75度。优选地，所述角度为60度。

其中，所述多个周围旋转式液体通道5-1-1,5-1-2,5-1-3的中心轴线位于垂直于所述旋转喷雾喷芯5-1中孔圆心与所述多个周围旋转式液体通道5-1-1,5-1-2,5-1-3孔圆心的连线的剖面上。

本发明还提供一种喷雾装置，包括：液体输运泵1、吸收柱3、液体分布盘4、以及上述的任一种喷雾喷嘴5，其中，所述液体输运泵1用于将吸收气体所用的液体输运至所述液体分布盘4，并用于产生一定压力，使得所述液体能够在所述喷雾喷嘴5里旋转雾化；所述吸收柱3用于安装所述液体分布盘4，并用于提供封闭空间，使得所述液体和所述气体接触；所述液体分布盘用于安装所述喷雾喷嘴5。

其中，所述喷雾喷嘴5为多个，其分别以六边形样式分布于所述液体分布盘4的上下两个表面上，并且所述液体分布盘4的上下两个表面上的喷雾喷嘴5交错分布。

其中，所述液体分布盘4的上下两个表面中至少之一上的喷雾喷嘴5排布为内外多层。

其中，还包括旋转密封件2，用于在所述吸收柱3上固定所述液体分布盘4，并用于平衡所述液体雾化形成的液压。

本发明是通过如下的操作步骤完成液体雾化及气液接触吸收的：

1、检查吸收柱3，密封件2、液体输运泵1、液体分布盘4以及喷雾喷嘴5是否工作正常，有无堵塞现象；

2、打开液体输运泵1，使得喷雾锥形区域慢慢形成，直至所有喷雾锥形区域共同形成一个稳定的雾化截面区域；

3、通入待吸收的气体，进行雾化液体的吸收操作；

4、按工艺需要，调节好液体输运泵1，使得气液吸收完全；

5、实验结束后，首先停止通入气体，保持继续通入液体，直至吸收柱内无明显液体接触吸收现象，才关闭液体输送泵，尽量避免待吸收气体进入喷嘴内，以减少喷雾喷嘴安装、拆卸和清洗次数；

6、检查喷雾系统，等待下一次实验。

采用上述操作步骤后，为了更明确气体吸收操作和最终达到的效果，将之用于氢氧化钠（NaOH）溶液吸收氯化氢（HCl）气体的具体工艺流程。

工艺参数包括：初始氢氧化钠（NaOH）溶液为饱和溶液，PH=14，设置进入液体速度为20L/min，待吸收初始气体为含氯化氢（HCl）气体30%（体积分数）的混合气体，气速为120L/min。

使用无旋转喷雾喷芯的普通液体喷淋系统，在吸收工艺运行稳定（10分钟）后，液体分布盘上方有大量白色酸雾出现。检测吸收后尾气含氯化氢（HCl）气体高达10%（体积分数），说明吸收不充分。经过一周长期运行后，大量酸雾对尾气尾管腐蚀作用明显。

使用本实施例旋转喷雾喷芯的液体喷雾吸收系统，在吸收工艺运行稳定（10分钟）后，液体分布盘上方清晰透明，无白色酸雾出现。检测吸收后尾气，基本不含氯化氢（HCl）气体，说明吸收非常充分。经过一周长期运行后，尾气尾管无明显腐蚀变化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种喷雾喷嘴，其特征在于，包括：旋转喷雾喷芯、缩口式喷腔和喇嘛口式喷雾出口，其中，所述缩口式喷腔具有2个开口，所述2个开口之一为所述缩口式喷腔的腔壁沿其轴向由外向内收缩所形成的收缩口，所述收缩口与所述喇嘛口式喷雾出口的2个开口中的小口连接，所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯连接，所述旋转喷雾喷芯使得液体在所述缩口式喷腔内形成旋转流，经撞击雾化形成锥形非空心雾化区域。

2.根据权利要求1所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口与所述旋转喷雾喷芯可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述旋转喷雾喷芯卡入所述缩口式喷腔的2个开口中除收缩口之外的另一个开口的圆弧台面上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述收缩口和/或所述喇嘛口式喷雾出口的角度为30～120度。

5.根据权利要求4所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述角度为60度。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述旋转喷雾喷芯包括中央液体通道以及均匀分布的多个周围旋转式液体通道。

7.根据权利要求6所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述多个周围旋转式液体通道为3～6个。

8.根据权利要求6所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述多个周围旋转式液体通道的旋转角度相同。

9.根据权利要求8所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述角度为30～75度。

10.根据权利要求9所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述角度为60度。

11.根据权利要求6所述的喷雾喷嘴，其特征在于，所述多个周围旋转式液体通道的中心轴线位于垂直于所述旋转喷雾喷芯中孔圆心与所述多个周围旋转式液体通道孔圆心的连线的剖面上。

12.一种喷雾装置，其特征在于，包括：液体输运泵、吸收柱、液体分布盘、以及根据权利要求1～11中任一项所述的喷雾喷嘴，其中，

所述液体输运泵用于将吸收气体所用的液体输运至所述液体分布盘，并用于产生一定压力，使得所述液体能够在所述喷雾喷嘴里旋转雾化；

所述吸收柱用于安装所述液体分布盘，并用于提供封闭空间，使得所述液体和所述气体接触；

所述液体分布盘用于安装所述喷雾喷嘴。

13.根据权利要求12所述的喷雾装置，其特征在于，所述喷雾喷嘴为多个，其分别以六边形样式分布于所述液体分布盘的上下两个表面上，并且所述液体分布盘的上下两个表面上的喷雾喷嘴交错分布。

14.根据权利要求13所述的喷雾装置，其特征在于，所述液体分布盘的上下两个表面中至少之一上的喷雾喷嘴排布为内外多层。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的喷雾装置，其特征在于，还包括旋转密封件，用于在所述吸收柱上固定所述液体分布盘，并用于平衡所述液体雾化形成的液压。