CN112808476A - 一种喷嘴雾化效果的强化装置及喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷嘴雾化效果的强化装置及喷嘴，属于雾化喷嘴应用技术领域。该强化装置包括进液筒、导流件、过滤件、扩张筒、切割件，在进液筒中设置导流件，可使喷淋相在出口处形成具有轴向速度和切向速度的旋转轴向流，喷淋相的轴向速度能够保证气液两相混合过程中的湍流强度，切向速度可以保证截面覆盖率，影响喷嘴喷淋角度；在导流件的后方安装过滤件，可切割喷淋相，减小喷淋粒径，同时过滤液相中的杂质，避免在后续阶段发生堵塞；在扩张筒中安装切割件，可再次切割喷淋相，同时减小喷淋相射流强度。该装置通过设置进液筒、导流件、过滤件、扩张筒、切割件的串级结构达到强化雾化效果的目的。

Description

一种喷嘴雾化效果的强化装置及喷嘴

技术领域

本发明涉及雾化喷嘴应用技术领域，特别涉及一种喷嘴雾化效果的强化装置及喷嘴。

背景技术

在化工、能源、冶金、环境、制药和生化等工业领域中，很多工作需要水射流出液滴呈雾状，比如喷雾降尘、降温、涂装等。在这些工作中，雾化喷嘴是工作的核心元件，直接决定了出口液滴粒径的大小、均匀程度、分布区域、以及气液混合程度等雾化效果。

为了增强雾化效果，现有技术通常通过优化喷嘴结构的方式来实现。目前，已经有许多新型雾化喷嘴投入工业化使用，比如旋转射流喷嘴、扇形喷嘴、螺旋喷嘴和环孔雾化喷嘴等，然而，其雾化效果并不理想，仍然存在一些问题，例如粒径分布不稳定，雾化范围不够宽等。

例如，赵宏、薛敦松在《多相气液混合实验装置及现场用均化器设计》(《石油机械》2000(28))一文中对比了第一代多相气液混合装置，并在其基础上提出了多点气液混合装置的设计方案。文中通过在管道中设置不同数量混合相喷头，将混合相喷入基础相而达到混合的目的，但是该装置并不能有效的控制混合均匀度，大量未充分混合的的液滴直接进入管道对后续试验造成极大影响。而且该装置的混合区域集中，喷入量小，会形成局部气液分离的情况，不能适应于大流量试验。

发明内容

本发明实施例提供了一种喷嘴雾化效果的强化装置，可解决上述问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种喷嘴雾化效果的强化装置，该强化装置包括：进液筒、扩张筒、导流件、切割件和过滤件；其中，所述扩张筒包括缩径段和扩径段；

所述扩张筒通过所述缩径段与所述进液筒连通，所述导流件设置在所述进液筒内，所述切割件设置在所述扩张筒的所述扩径段内，所述过滤件设置在所述导流件和所述切割件之间。

在一种可能的设计中，所述导流件包括多个螺旋导流叶片；

所述螺旋导流叶片的旋转角度为20°-40°。

在一种可能的设计中，多个所述螺旋导流叶片均匀设置在所述进液筒的内壁上，且呈圆周径向扩散分布。

在一种可能的设计中，所述导流件还包括连接轴；

多个所述螺旋导流叶片均匀设置在所述连接轴上，且呈圆周径向扩散分布。

在一种可能的设计中，所述切割件包括多级切割结构；

所述多级切割结构沿轴向交错设置在所述扩张筒的内壁上。

在一种可能的设计中，每级所述切割结构包括多个液相切割叶片。

在一种可能的设计中，多个液相切割叶片均匀设置在所述扩张筒的内壁上，且呈圆周径向扩散分布。

在一种可能的设计中，所述过滤件设置在所述进液筒和所述扩张筒的连接处。

在一种可能的设计中，所述过滤件包括多个过滤网；

所述多个过滤网交错设置在所述进液筒和所述扩张筒的连接处。

另一方面，提供了一种喷嘴，所述喷嘴包括上述所提及的任一种强化装置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的强化装置及喷嘴，通过在进液筒中设置导流件，可使喷淋相在出口处形成具有轴向速度和切向速度的旋转轴向流，喷淋相的轴向速度能够保证气液两相混合过程中的湍流强度，切向速度可以保证截面覆盖率，影响喷嘴喷淋角度；在导流件的后方安装过滤件，可切割喷淋相，减小喷淋粒径，同时过滤液相中的杂质，避免在后续阶段发生堵塞；在扩张筒中安装切割件，可再次切割喷淋相，同时减小喷淋相射流强度。该强化装置通过设置进液筒、导流件、过滤件、扩张筒、切割件的串级结构达到强化雾化效果的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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些实施例，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为本发明实施例提供的一种喷嘴雾化效果的强化装置的平面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种喷嘴雾化效果的强化装置的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的导流件的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的导流件的平面结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、进液筒；

2、扩张筒；

3、导流件；31、螺旋导流叶片；32、连接轴；

4、切割件；41、液相切割叶片；

5、过滤件；

α、旋转角度。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

第一方面，本发明实施例提供了一种喷嘴雾化效果的强化装置，如图1所示，该强化装置包括：进液筒1、扩张筒2、导流件3、切割件4和过滤件5；其中，扩张筒2包括缩径段和扩径段；扩张筒2通过缩径段与进液筒1连通，导流件3设置在进液筒1内，切割件4设置在扩张筒2的扩径段内，过滤件5设置在导流件3和切割件4之间。

本发明实施例提供的强化装置，通过在进液筒1中设置导流件3，可使喷淋相在出口处形成具有轴向速度和切向速度的旋转轴向流，喷淋相的轴向速度能够保证气液两相混合过程中的湍流强度，切向速度可以保证截面覆盖率，影响喷嘴喷淋角度；在导流件3的后方安装过滤件5，可切割喷淋相，减小喷淋粒径，同时过滤液相中的杂质，避免在后续阶段发生堵塞；在扩张筒2中安装切割件4，可再次切割喷淋相，同时减小喷淋相射流强度。该强化装置通过设置进液筒1、导流件3、过滤件5、扩张筒2、切割件4的串级结构达到强化雾化效果的目的。

需要说明的是，该强化装置可直接安装于喷头喷口处，作为二级喷淋装置使用，也可连接到喷淋设备出液口处，作为喷头直接使用。

在上述的强化装置中，进液筒1用于与原喷嘴喷头或喷淋设备出液口连接。为了便于安装使用，可设置二者通过螺纹连接。

示例地，可使进液筒1的外径与原喷嘴的内径相同，且外部设置有螺纹，安装时通过外螺纹与原喷头连接。进一步地，在此基础上，还可通过改变进液筒1的壁厚来调整(减小)进液筒1的内径，形成收缩管径，进而可产生文丘里效应，增强液体喷出进液筒1的湍流强度。

当然，进液筒1还可通过设置内螺纹或其他方式与原喷嘴喷头或喷淋设备出液口连接。

在上述的强化装置中，导流件3设置在进液筒1内，可位于进液筒1进口段后方一定距离处，用于改变喷淋相的速度，使喷淋相在出口处形成具有轴向速度和切向速度的旋转轴向流，其中，轴向速度能够保证气液两相混合过程中的湍流强度，切向速度可以保证截面覆盖率，影响喷嘴喷淋角度。

具体地，如图3-4所示，可使导流件3包括多个螺旋导流叶片31，且螺旋导流叶片31的旋转角度α可为20°-40°，示例地，可使螺旋导流叶片31的数目为3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个等等；螺旋导流叶片31的旋转角度α可为20°、25°、30°、35°、40°等等。应用时，可根据实际的分布区域、混合程度的需要，来确定具体的数目和角度。

考虑到安装的便捷性，以下对适用的螺旋导流叶片31的结构进行示例说明：

在一种可能的实施方式中，可使多个螺旋导流叶片31均匀设置在进液筒1的内壁上，且呈圆周径向扩散分布。

示例地，多个螺旋导流叶片31可通过焊接的方式固定在进液筒1的内壁上，且沿圆周均匀扩散分布，形成静态螺旋导流叶片。如此设置，可使气液混合更均匀，且能够准确控制喷嘴喷淋角度。

在另一种可能的实施方式中，如图3-4所示，还可使导流件3包括连接轴32；多个螺旋导流叶片31可均匀设置在连接轴32上，且呈圆周径向扩散分布。

具体地，可使多个螺旋导流叶片31焊接在连接轴32上，且围绕连接轴32呈圆周径向扩散分布。

应用时，导流件3可固定在进液筒1中，也可活动地放置于进液筒1中。为了使气液混合更均匀，优选地可使导流件3通过连接轴32固定在进液筒1中，示例地，导流件3可通过连接轴32焊接在进液筒1中，形成静态螺旋导流叶片。如此设置，可使气液混合更均匀，且能够准确控制喷嘴喷淋角度。

在上述的强化装置中，扩张筒2包括缩径段和扩径段，可以理解的是，扩径段的内径大于缩颈段，扩张筒2可以是内径逐渐增大或逐渐缩小的圆筒结构。应用时，缩颈段与进液筒1连接，扩径段用于喷出液体。其中，缩颈段与进液筒1之间可以是焊接、或螺纹连接、或其他连接方式。在上述的强化装置中，过滤件5一方面用于切割喷淋相，减小喷淋粒径，另一方面还可过滤液相中的杂质，避免在后续阶段发生堵塞。过滤件5位于导流件3和切割件4之间，具体地，可使过滤件5设置在进液筒1和扩张筒2的连接处，也可使过滤件5设置在进液筒1中导流件3的后方，还可使过滤件5设置在扩张筒2中切割件4的前方。

进一步地，为了进一步加强切割和过滤效果，还可使过滤件5包括多个过滤网；且多个过滤网交错设置在进液筒1和扩张筒2的连接处。

其中，过滤网的数目可以为2个、3个、4个、5个等等。

在上述的强化装置中，切割件4用于切割喷淋相，减小喷淋相射流强度，增强雾化效果。进一步地，可使切割件4包括多级切割结构；且多级切割结构沿轴向交错设置在扩张筒2的内壁上。设置多级切割结构交错焊接可加强切割效果，使喷射液相更加分散。示例地，可以为二级切割结构、三级切割结构、四级切割结构等等。

进一步地，可使每级切割结构包括多个液相切割叶片41。液相切割叶片41可以为具有利刃的铁片。

其中，每级切割结构中液相切割叶片41的数目可以为2个、3个、4个、5个等等。

应用时，可使多个液相切割叶片41均匀设置在扩张筒2的内壁上，且呈圆周径向扩散分布，如此设置可使喷淋粒径更均匀。

考虑到安装的便捷性，可使液相切割叶片41焊接在扩张筒2的内壁上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种喷嘴，该喷嘴包括第一方面所提及的任一种强化装置。

本发明实施例提供的喷嘴，可以有效地减小喷淋相的粒径，加强湍流强度，而且可以通过导流件可准确控制喷嘴喷淋角度，确定喷淋覆盖范围，加强气液两相的混合效果。

下面用实例进一步描述本发明技术方案的实施方式和应用效果。

如图1所示，该结构是根据现有的液相流量33m³/h的喷头设计的强化喷嘴雾化效果装置。原有喷嘴喷口的内径为18.2mm，在其内壁攻螺纹。此装置进液筒1的外径为18.2mm，同样攻有M18.2×40的螺纹，用于安装。

在进液筒1内部焊接有螺旋导流叶片31，其长度为30mm，该部件一共设置有6个叶片，叶片旋转角度可根据喷淋角确定，此方案叶片旋转角度设置为30°。

在扩张筒2内焊接有两级切割结构，每组6个液相切割叶片41，长度分别为15mm和25mm，厚度为0.2mm。

未安装本优化设计时，原喷头喷出的液体的平均粒径为1.68mm，在原有喷头的基础上，加装强化喷嘴雾化效果装置后，平均液滴粒径能够减小30％，而且粒径分布标准差下降，液滴粒径分布较为平均，无较大粒径液滴出现；且能够保证喷淋角度，喷淋压力等设计参数。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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 (10)

1.一种喷嘴雾化效果的强化装置，其特征在于，该强化装置包括：进液筒(1)、扩张筒(2)、导流件(3)、切割件(4)和过滤件(5)；其中，所述扩张筒(2)包括缩径段和扩径段；

所述扩张筒(2)通过所述缩径段与所述进液筒(1)连通，所述导流件(3)设置在所述进液筒(1)内，所述切割件(4)设置在所述扩张筒(2)的所述扩径段内，所述过滤件(5)设置在所述导流件(3)和所述切割件(4)之间。

2.根据权利要求1所述的强化装置，其特征在于，所述导流件(3)包括多个螺旋导流叶片(31)；

所述螺旋导流叶片(31)的旋转角度(α)为20°-40°。

3.根据权利要求2所述的强化装置，其特征在于，多个所述螺旋导流叶片(31)均匀设置在所述进液筒(1)的内壁上，且呈圆周径向扩散分布。

4.根据权利要求2所述的强化装置，其特征在于，所述导流件(3)还包括连接轴(32)；

多个所述螺旋导流叶片(31)均匀设置在所述连接轴(32)上，且呈圆周径向扩散分布。

5.根据权利要求1所述的强化装置，其特征在于，所述切割件(4)包括多级切割结构；

所述多级切割结构沿轴向交错设置在所述扩张筒(2)的内壁上。

6.根据权利要求5所述的强化装置，其特征在于，每级所述切割结构包括多个液相切割叶片(41)。

7.根据权利要求6所述的强化装置，其特征在于，多个液相切割叶片(41)均匀设置在所述扩张筒(2)的内壁上，且呈圆周径向扩散分布。

8.根据权利要求1所述的强化装置，其特征在于，所述过滤件(5)设置在所述进液筒(1)和所述扩张筒(2)的连接处。

9.根据权利要求8所述的强化装置，其特征在于，所述过滤件(5)包括多个过滤网；

所述多个过滤网交错设置在所述进液筒(1)和所述扩张筒(2)的连接处。

10.一种喷嘴，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一项所述的强化装置。

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