CN105772246A - 一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，采用并联双腔室结构，通过调节左右相位调节管的长度来控制进入两并联的自激振荡腔室的射流初始相位差，形成脉冲射流的相位互补，经过相位调节的射流进入自激振荡腔室，射流依靠喷嘴自身的特殊腔室和特定边界条件，产生自激振荡效应，其喷射压力得到提高，促进射流的雾化，最后以连续方式喷出。本发明的特点在于将两个自激振荡腔室进行并联，通过并联双腔室结构和自激振荡腔室的自激振荡效应，实现了射流的连续喷射和超微雾化。通过该雾化装置可获得较小粒径的雾化液滴，雾化效果好，且连续喷雾提高了其雾化喷射效率。

Description

一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置
技术领域
本发明属于流体机械中液体射流技术应用设备，涉及一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，利用并联双腔室结构和自激振荡腔室的自激振荡效应来实现射流的连续喷射和超微雾化，可用于喷雾除尘、燃料雾化燃烧、农作物的浇淋喷灌、杀虫剂的喷洒等。
背景技术
射流雾化广泛应用在机械、能源、动力、冶金和航空航天等工业领域，但其雾滴雾化效果较差及喷雾能耗较大成为喷射雾化技术应用基础研究的瓶颈问题，如何提高射流的雾化效果一直是人们研究的重点。自激振荡喷嘴是一种利用流体自激振荡机理发展起来的一种脉冲射流喷嘴，具有结构简单、体积小、无运动件的密封、无外加驱动装置和活动部件以及节省能量等独特优点，广泛应用于清洗、破岩、建筑、切割和辅助采矿等领域，实验研究表明，自激振荡射流依靠喷嘴自身的特殊腔室和特定边界条件能提高流体喷射压力，从而能够明显改善射流雾化效果。但是自激振荡射流是以脉冲的形式喷出，相对于连续射流来讲，其喷射效率有待提高，将两个自激振荡腔室进行并联，对进入两腔室的射流的初始相位进行调节，形成脉冲射流的相位互补，发现射流以近视连续的形式喷出，大大的提高了喷射效率。因此，发明出了该并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，利用并联双腔室结构和自激振荡喷嘴的自激振荡效应，实现了射流的连续喷射和超微雾化。
中国专利号：ZL201320385762.9名为“一种压力雾化器”的中国实用新型专利公开了一种压力雾化器，它可围绕一个平行于雾滴喷出方向的轴线旋转，使雾化液滴螺旋飞行，在有限的空间内延长了雾化液滴在空气中的飞行距离，干燥脱水更加充分。它虽然可实现连续喷雾，但是雾化效果远远达不到预期效果，雾化的液滴的粒径较大，无法满足实际应用的需求。
中国专利号：ZL200620158703.8名为“一种雾化喷头”的中国发明专利公开了一种雾化喷头，它基于自激振荡原理设计，可产生高于进口压力几倍的雾化工作压力，实现脉冲式喷射，产生细小雾滴，雾化喷射程大。它虽然可喷射出小粒径的雾化液滴，有较好雾化，但是射流没法连续射出，只能以脉冲的形式射出，这样的喷嘴工作效率较低，且不适合于喷嘴直径较大时的连续喷雾场合。
发明内容
本发明的目的在于针对现在已存在的技术缺陷，提出一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，以实现射流的连续喷射和超微雾化。
本发明具体是通过以下技术方案来实现的：
一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，将上喷嘴1、右相位调节管2、左相位调节管6、右自激振荡腔室3、左自激振荡腔室5、下喷嘴4依次连接，构成可实现连续射流喷雾的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置。
进一步地，所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置的所有结构内壁的表面粗糙度小于等于0.8。
进一步地，所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的腔长和其上喷嘴直径配比为2.4:1；所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的碰撞体为锥体，该锥体的锥度为120°；所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的腔径和其上喷嘴的直径比为15:1；所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的下喷嘴和其上喷嘴的直径比为1.2:1。
进一步地，所述的上喷嘴1与所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的上喷嘴的直径比为1.1:1；所述的下喷嘴4的扩张角度为60°～65°。
进一步地，所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置的腔长和腔径配比为1：0.7～0.8.
进一步地，所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的射流振动周期为0.00128s，针对于进入上喷嘴1的射流速度为40m/s～50m/s时,所述的左相位调节管6、右相位调节管2的长度差为2.56mm～3.20mm，保证了进入两并联的自激振荡腔室的射流初始相位差为该腔室的射流振动周期的一半即0.00064s，形成两脉冲射流的相位互补，使最终脉冲射流转为近似连续射流。
本发明产生的有益效果为：本发明将两相同的自激振荡腔室进行并联，通过调节左右相位调节管长度，保证了进入两并联的自激振荡腔室的射流初始相位差为该腔室的射流振动周期的一半，形成两脉冲射流的相位互补，使最终脉冲射流转为近似连续射流，并且利用无振源的自激振荡腔室的脉冲效应实现射流的雾化，无外加能量源，减少了能源的损耗，而且本发明所有结构内壁的表面粗糙度小于等于0.8，不仅减少了射流与避免的摩擦引起的能量损耗，也能减少振荡压力波传播过程中的损耗。本发明结构简单、体积小、无运动件的密封、无外加驱动装置和活动部件以及节省能量，原理、结构简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，该装置是由上喷嘴1、右相位调节管2、左相位调节管6、右自激振荡腔室3、左自激振荡腔室5、下喷嘴4依次连接，构成可实现连续射流喷雾的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化喷嘴。所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化喷嘴的所有结构内壁的表面粗糙度小于等于0.8。所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的腔长和其上喷嘴直径配比为2.4:1；所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的碰撞体为锥体，该锥体的锥度为120°；所述的左右自激振荡腔室5、3的腔径和其上喷嘴的直径比为15:1；所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的下喷嘴和其上喷嘴的直径比为1.2:1。所述的上喷嘴1与所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的上喷嘴的直径比为1.1:1；所述的下喷嘴4的扩张角度为60°～65°。所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化喷嘴的腔长和腔径配比为1：0.7～0.8。所述的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的射流振动周期为0.00128s，针对于进入上喷嘴1的射流速度为40m/s～50m/s时,所述的左相位调节管6、右相位调节管2的长度差为2.56mm～3.20mm。
对并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置工作过程描述如下：流速为40m/s～50m/s的射流由上喷嘴1分别进入左相位调节管6、右相位调节管2，由于其长度差的存在，保证了进入并联的左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3的射流初始相位差为该腔室的射流振动周期的一半，形成两脉冲射流的相位互补，经过相位调节的两射流进入左自激振荡腔室5、右自激振荡腔室3，腔室内充满了静止流体，射流与周围静止流体产生紊流掺混，产生强烈动量交换，形成沿流向逐渐增厚的湍流剪切层。由于射流速度大，剪切层为紊流剪切层且是不稳定的，故剪切层周围的流体被夹带而产生涡旋。由于剪切层是轴对称的，故涡旋以涡环的形式对称存在和运动，当其向下游运动，同下游碰撞壁发生碰撞，在碰撞区产生一定的压力扰动波，该压力扰动波以声波速度向上游传播。到达上游喷嘴附近的初始分离区。而分离区对扰动相当敏感，又会诱发新的涡量脉动，因为剪切层不稳定性对扰动具有选择性的放大作用，当混合后的紊流随射流向下游传播的涡量脉动在剪切层内满足其放大条件时，则此扰动就在剪切层内得到放大。放大后的扰动再次与碰撞壁发生碰撞，又不断重复上述过程，从而导致碰撞区剪切层大幅度横向脉动，波及射流核心，导致腔室出口处流体阻抗周期性变化，从而起到调制流量作用，产生自激振荡效应，使得射流的喷射压力得到提高，从而促进射流的雾化，最后经由下喷嘴4以连续的形式喷出。
本发明较传统的雾化装置最明显的优势在于：将两相同的自激振荡腔室室进行并联，通过调节左右相位调节管长度，保证了进入两并联的自激振荡腔室的射流初始相位差为该腔室的射流振动周期的一半，形成两脉冲射流的相位互补，使最终脉冲射流转为近似连续射流，并且利用无振源的自激振荡腔室的脉冲效应实现射流的雾化，无外加能量源，减少了能源的损耗，而且本发明所有结构内壁的表面粗糙度小于等于0.8，不仅减少了射流与避免的摩擦引起的能量损耗，也能减少振荡压力波传播过程中的损耗。本发明结构简单、体积小、无运动件的密封、无外加驱动装置和活动部件以及节省能量，原理、结构简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于：将上喷嘴(1)、右相位调节管(2)、左相位调节管(6)、右自激振荡腔室(3)、左自激振荡腔室(5)、下喷嘴(4)依次连接，构成可实现连续射流喷雾的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置。
2.如权利要求1所述的一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于，所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置的所有结构内壁的表面粗糙度小于等于0.8。
3.如权利要求1所述的一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于，所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的腔长和其上喷嘴直径配比为2.4:1；所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的碰撞体为锥体，该锥体的锥度为120°；所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的腔径和其上喷嘴的直径比为15:1；所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的下喷嘴和其上喷嘴的直径比为1.2:1。
4.如权利要求1所述的一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于：所述的上喷嘴(1)与所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的上喷嘴的直径比为1.1:1；所述的下喷嘴(4)的扩张角度为60°～65°。
5.如权利要求1所述的一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于：所述的并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置的腔长和腔径配比为1：0.7～0.8。
6.如权利要求1所述的一种并联双腔室自激振荡脉冲射流雾化装置，其特征在于：所述的左自激振荡腔室(5)、右自激振荡腔室(3)的射流振动周期为0.00128s，针对于进入上喷嘴(1)的射流速度为40m/s～50m/s时,所述的左相位调节管(6)、右相位调节管(2)的长度差为2.56mm～3.20mm。
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