CN105057136A - 一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置 - Google Patents

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Abstract

一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置，包括压缩空气系统、水蒸汽系统、混合系统、料液系统及用于调节各控制机构的电路及控制系统，由压缩空气和水蒸汽混合系统输出的引射介质流与液料系统输出的料液通过管路分别接入双流体喷嘴的气路进口和液路进口。本发明可选用任意比例混合的压缩空气和水蒸汽作为引射介质，以适应不同类型的双流体喷嘴。对引射介质和料液温度、压力和流量多个参数进行分别调节，调节范围宽广，可有效控制喷雾质量和料液施加比例。该装置适应多种雾化介质和实验参数，为企业检测和评价雾化效果提供实验平台，达到有效控制引射介质和料液各工艺参数，改善喷雾性能及其稳定性，提高烟草加香加料工艺质量的目的。

Description

一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置
技术领域
本发明涉及烟草物料加香加料领域，具体涉及一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置。
背景技术
现有典型烟草加料加香工艺通过在滚筒两端布置喷嘴，采用将计量泵送入的料液雾化后，以微细雾滴群的方式涂布于烟草表面。喷雾装置性能的好坏直接影响料香施加的均匀性和有效性，对烟草制品感官质量具有重要影响。
影响加料加香均匀性有效性的因素一方面是物料在筒体内的运动状态，另一方面更为重要的是雾化效果。雾化不充分，雾状液滴的大小不一，容易造成加香加料的均匀性差，过大的液滴会使烟叶局部水分过大，影响后续工序的加工质量；雾化过度，雾滴会弥漫在筒体内容易粘连在筒体内壁上，造成烟草物料“粘壁”，同时，弥漫的雾滴极易被排潮风带走排出，造成料液损失，从而使按比例加料的有效性降低。
因此，雾化过程中，香精香料雾化应适当。但是，目前卷烟企业采用的雾化介质种类较多（常温压缩空气、热压缩气、蒸汽），由于没有适合于多种雾化介质的实验平台，在更换、调整料液配方或更换喷嘴后，优化雾化效果时只能在设备上进行，由于设备结构的限制，难以清晰观察到雾化效果的好坏，很难保持在原有的最佳雾化状态，以保持生产加工质量的一致性。
发明内容
针对企业存在的现状和现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种双流体喷嘴雾化效果的实验装置，该装置适应于多种雾化介质和实验参数，为企业检测和评价雾化效果提供实验平台，达到有效控制引射介质和料液各工艺参数，改善喷雾性能及其稳定性，提高烟草加香加料工艺质量的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置，包括压缩空气供给系统、水蒸汽供给系统、压缩空气和水蒸汽混合系统、料液供给系统以及用于调节上述各系统中控制机构正常工作的电路及控制系统，由压缩空气和水蒸汽混合系统输出的引射介质流与液料供给系统输出的料液通过管路分别接入双流体喷嘴的气路进口端和液路进口端；所述压缩空气供给系统包括空气压缩机、储气罐及压缩空气恒温加热器以及流量计、气体压力传感器和相应的控制阀；所述水蒸汽供给系统包括蒸汽发生器以及流量计、压力传感器和相应的控制阀；所述压缩空气和水蒸汽混合系统包括气体混合器、及气路温度传感器；所述料液供给系统包括料液储液罐、液体恒温加热器、计量泵、流量计、液路辅助加热器及液路温度传感器。
在本发明中，控制系统的控制方式可以是分布式控制，也可以是为集中式控制。控制系统由压缩空气、水蒸汽和料液流量、压力与温度相应采集电路，空气压缩机、蒸汽发生器、空气恒温加热器、气体辅助加热器、液体恒温加热器、高精度无脉动计量泵、液体辅助加热器与各阀门的外控电路以及相应控制指令构成。
该装置中各管路均采用耐腐蚀耐高温材质，并包覆有保温隔热材料。
更具体的说，各系统的详细构成如下：
压缩空气供给系统由空气压缩机、闸阀、止回阀、储气罐及相应恒温加热器、闸阀、止回阀、气体流量计和气体压力传感器通过相应管路依次连接而成。
水蒸汽供给系统由蒸汽发生器、减压阀、薄膜阀、蒸汽流量计和蒸汽压力传感器通过相应管路依次连接而成。
压缩空气和水蒸汽混合系统由气体混合器及相应辅助恒温加热器、气路温度传感器通过相应管路依次连接而成。
料液供给系统由带有压力平衡孔和放液管路的储液罐及相应恒温加热器、高精度无脉动计量泵、液路辅助加热器、液体流量传感器、液体压力传感器、液路温度传感器通过相应管路依次连接而成。
采用上述结构的双流体喷嘴雾化实验装置，其特点为：
1）储气罐及相应恒温加热器外覆有保温材料，具备加热与控温功能，引射介质温度调节范围为常温～150℃，控温精度为1℃。
2）储液罐及相应恒温加热器均外覆保温材料，具备加热与控温功能，料温调节范围为25～80℃，控温精度为1℃，罐体顶部留有压力平衡孔，储液罐数目可以为单个、两个或多个。
3）气体混合器可将压缩空气和水蒸汽按设定比例充分混合均匀，混合比例在0~100%范围内连续可调，外部气体辅助加热器用于消除对外散热的影响，防止水蒸汽过冷凝结。
4）液路温度传感器、液体辅助加热器及相应外控电路可保持料液进入喷嘴前的温度恒定，控温精度为1℃。
5）高精度无脉动计量泵可以提供稳定、无瞬变的料液流量，保证喷雾质量的时序一致性。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
可以选用任意比例混合的压缩空气和水蒸汽作为引射介质，以适应不同类型的双流体喷嘴。对引射介质和料液温度、压力和流量多个参数进行分别调节，调节范围宽广，可以有效控制喷雾质量和料液施加比例。
附图说明
图1为本发明的喷雾装置结构示意图。
图1中：1-蒸汽发生器；1.1-减压阀；1.2-薄膜阀；2-空气压缩机；2.1-闸阀；2.2-止回阀；3-储气罐；3.1-闸阀；3.2-止回阀；4-储液罐；4.1-旋拧阀；5-气体混合器；6-高精度无脉动计量泵；7-双流体喷嘴；8-压缩空气恒温加热器；9-液体恒温加热器；10-气体辅助加热器；11-液体辅助加热器；12-蒸汽流量计；13-气体流量计；14-液体流量计；15-蒸汽压力传感器；16-气体压力传感器；17-液体压力传感器；18-气路温度传感器；19-液路温度传感器。
具体实施方式
本发明以下结合附图实施例做进一步描述：
如图1所示：一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置，包括压缩空气供给系统、水蒸汽供给系统、压缩空气和水蒸汽混合系统、料液供给系统以及用于调节各系统中控制机构正常工作的电路及控制系统，由压缩空气和水蒸汽混合系统输出的引射介质流与液料供给系统输出的料液通过管路分别接入双流体喷嘴7的气路进口端和液路进口端。
压缩空气供给系统由空气压缩机2、闸阀2.1、止回阀2.2、储气罐3及相应恒温加热器8、闸阀3.1、止回阀3.2、气体流量计13和气体压力传感器16通过相应管路依次连接而成。
水蒸汽供给系统由蒸汽发生器1、减压阀1.1、薄膜阀1.2、蒸汽流量计12和蒸汽压力传感器15通过相应管路依次连接而成。
压缩空气和水蒸汽混合系统由气体混合器5及相应辅助恒温加热器10、气路温度传感器18通过相应管路依次连接而成。
料液供给系统由带有压力平衡孔、旋拧阀4.1以及放液管路的储液罐4、恒温加热器9、高精度无脉动计量泵6、液路辅助加热器11、液体流量计14、液体压力传感器17、液路温度传感器19通过相应管路依次连接而成。
具体工作步骤及控制过程如下：
如图1所示，空气压缩机2产生的压缩空气经过闸阀和止回阀进入外覆保温绝热层的储气罐3中，通过压缩空气恒温加热器8加热至设定温度，随后通过闸阀和止回阀进入气体混合器5中，压缩空气流量与压力分别由气体流量计13和气体压力传感器16采集送入控制系统，若与设定值存在差异，则通过控制该气路中的闸阀开合程度使压缩空气流量和压力达到设定值；同时蒸汽发生器1产生的高温高压水蒸汽经过减压阀和薄膜阀进入气体混合器5中，水蒸汽压力和流量分别由蒸汽流量计12和蒸汽压力传感器15采集送入控制系统，若与设定值存在差异，则通过控制该气路上薄膜阀开合程度使压缩空气流量和压力达到设定值；压缩空气和水蒸汽在气体混合器5中按设定比例混合均匀后进入双流体喷嘴7气路进口端，混合气进入双流体喷嘴7之前的温度由气路温度传感器18采集送入控制系统，若与设定值存在差异，则通过控制气体辅助加热器10的加热功率使混合气温度达到设定值。
外覆保温绝热层的储液罐4带有旋拧阀，为残留料液放出部件。料液在储液罐4中经过液体恒温加热器9加热至设定温度，通过高精度无脉冲计量泵6送入双流体喷嘴7液路进口端，料液流量和压力分别由液体流量计14和液体压力传感器17采集送入控制系统，料液进入双流体喷嘴7之前的温度由液路温度传感器19送入控制系统，若与设定值存在差异，则通过分别控制高精度无脉冲计量泵6输出功率和液体辅助加热器11使料液流量、压力和温度达到设定值。
通过分别对引射介质和料液温度、压力、流量等参数进行有效控制，使得进入喷嘴的气流与料液各工况参数保持恒定值，从而保证喷雾特性的稳定性，提高烟草加香加料过程中料液有效利用率和烟草制品质量的均一化。同时本发明双流提喷嘴雾化实验装置可通过与商品化喷雾测量系统（例如：德国LaVisionSprayMaster激光喷雾粒度仪等）进行雾化效果的评价，进一步实现工况参数的优化设计。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种适应于多种雾化介质的双流体喷嘴雾化实验装置，其特征在于：包括压缩空气供给系统、水蒸汽供给系统、压缩空气和水蒸汽混合系统、料液供给系统以及用于调节各控制机构正常工作的电路及控制系统，由压缩空气和水蒸汽混合系统输出的引射介质流与液料供给系统输出的料液通过管路分别接入双流体喷嘴的气路进口端和液路进口端；所述压缩空气供给系统包括空气压缩机、储气罐及压缩空气恒温加热器以及流量计、气体压力传感器和相应的控制阀；所述水蒸汽供给系统包括蒸汽发生器以及流量计、压力传感器和相应的控制阀；所述压缩空气和水蒸汽混合系统包括气体混合器、及气路温度传感器；所述料液供给系统包括料液储液罐、液体恒温加热器、计量泵、流量计、液路辅助加热器及液路温度传感器。
2.根据权利要求1所述的双流体喷嘴雾化实验装置，其特征在于：控制系统的控制方式为分布式控制。
3.根据权利要求1所述的双流体喷嘴雾化实验装置，其特征在于：控制系统的控制方式为集中式控制。
4.根据权利要求2或3所述的双流体喷嘴雾化实验装置，其特征在于：控制系统由压缩空气、水蒸汽和料液流量、压力与温度相应采集电路，空气压缩机、蒸汽发生器、空气恒温加热器、气体辅助加热器、液体恒温加热器、高精度无脉动计量泵、液体辅助加热器与各阀门的外控电路以及相应控制指令构成。
5.根据权利要求1所述的双流体喷嘴雾化实验装置，其特征在于：该装置中各管路均采用耐腐蚀耐高温材质，并包覆有保温隔热材料。
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