CN114688529A - 一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，涉及工业燃烧设备技术领域，包括第一通道、第二通道、锥形钝体、唇口、旋流器；其中，所述唇口与所述锥形钝体构成第一腔体；所述第一腔体开设有第一渐缩出口；所述第一腔体用于将气体与液体进行混合；所述第一通道通过所述旋流器上的旋流叶片与所述第一腔体连通；所述第二通道通过所述旋流器上的进气孔与所述第一腔体连通；所述锥形钝体与所述旋流器固定连接；所述锥形钝体的气液混合物的接触面为凸起脊结构，所述凸起脊的脊线为圆台螺旋线。本发明解决了在低压喷射下雾化质量低的难题。

Description

一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴
技术领域
本发明涉及工业燃烧设备技术领域，更具体的说是涉及一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴。
背景技术
在工业燃油燃烧设备中，雾化喷嘴是核心部件，直接影响着燃油燃烧设备的工作性能。而燃油液滴的蒸发速度与液滴直径平方成正比，所以提高雾化质量使燃油雾滴更微细和均匀的分布，能够使燃油具有更高的燃尽性，起到节约能源的效果。
现有的燃油雾化喷嘴主要分为机械压力雾化喷嘴和介质雾化喷嘴，其中机械压力雾化喷嘴虽然结构简单、安装方便但是负荷调节比范围较小，低油压下雾化效果急剧变差，产生积碳和结焦现象；介质雾化喷嘴分为：外混式、内混式、气泡雾化式。其中外混式喷嘴气耗率较大基本都在25％以上，造成排烟热损失和尾部受热面低温腐蚀和积灰；内混式喷嘴(Y型)的气耗率有待进一步降低；而气泡雾化喷嘴的均匀泡状流形成受运行工况、流变特性、几何结构影响，不易实现自动控制。
综合现有各类型雾化喷嘴的特点，如何提高低压喷射下雾化质量是本领域技术人员亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，以解决背景技术中提出的问题，使得在低压喷射下达到高雾化质量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，包括第一通道、第二通道、锥形钝体、唇口、空气罩、旋流器；其中，所述唇口与所述锥形钝体构成第一腔体；所述第一腔体开设有第一渐缩出口；所述第一腔体用于将气体与液体进行混合；第一通道通过所述旋流器上的旋流叶片与所述第一腔体连通；所述第二通道通过所述旋流器上的进气孔与所述第一腔体连通；所述锥形钝体与所述旋流器固定连接；所述锥形钝体的气液混合物的接触面为凸起脊结构，所述凸起脊的脊线为圆台螺旋线。
通过采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明中的雾化喷嘴将锥形钝体光滑无起伏的外表面改进为具有凸起脊结构的外表面，使从旋流叶片流入第一腔体并延展成膜的燃油，在旋流作用、雾化气剪切作用、以及具有凸起脊结构的锥形钝体的外表面不断进行脉动摩擦的作用，极大的增加了油膜表面的紊流度，使其迅速被拉伸变薄、失稳破碎喷出，在低进油压力下也能达到较高的雾化质量。
优选的，还包括空气引射孔，所述空气引射孔在空气罩外圆上沿圆周均匀分布。
通过采用上述技术方案，具有以下有益效果：喷口处高速油流的喷射导致了空气引射孔的内外压差，在压差的作用下，喷嘴从外界引射周围空气经由空气引射孔，经过渐缩出口形成高速气流，加强对雾化后油滴的空间扰动作用，设置空气引射孔的作用有两方面：1、利用气体的剪切力使油膜或燃油液滴快速失稳从而达到二次破碎雾化的效果；2、促进油滴在空间的均匀分布，有利于后续燃烧的进行。
优选的，还包括空气罩，所述空气罩与所述唇口构成第二腔体；所述第二腔体开设有第二渐缩出口。
优选的，喷嘴外连接件的内壁与喷嘴内连接件的外壁构成所述第一通道。
优选的，所述喷嘴内连接件的内壁构成所述第二通道。
优选的，所述锥形钝体外表面的凸起脊结构横截面可以为三角形、半圆形、矩形、梯形。
优选的，所述脊线满足下述参数方程：
Figure BDA0002880377370000031
Figure BDA0002880377370000032
Figure BDA0002880377370000033
其中Rb为所述锥形钝体的出口端半径、R为所述锥形钝体的入口端半径、 N为所述圆台螺旋线的螺旋圈数、α0为所述圆台螺旋线的螺旋升角、t为形成所述圆台螺旋线绕所述锥形钝体的外表面弧度变化值，变化范围为0≤t≤ 2πN。
优选的，所述进气孔与喷嘴中轴线具有夹角，所述夹角为α，α的范围为0°≤α≤60°。
通过采用上述技术方案，具有以下有益效果：本发明的进气孔是一个斜孔，雾化气通过进气孔通入，通过改变雾化气进气孔角度，使其以固定角度穿透油流，增大了气流对油膜的剪切作用，从而实现对油膜的初步破碎。
优选的，所述进气孔在所述旋流器圆周上均匀分布。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，解决了低压喷射下雾化质量低的难题。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图；
图2附图为6条凸起脊的锥形钝体主视图；
图3附图为4条凸起脊的锥形钝体主视图。
其中，1-螺钉、2-锥形钝体、3-空气引射孔、4-混合室、5-空气罩、6-唇口、7-旋流叶片、8-进气孔、9-旋流器、10-喷嘴外连接件、11-喷嘴内连接件、 12-进液通道、13-进液管、14-进气通道、15-进气管、16-第二腔体。
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部分实施例，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。
本发明实施例公开了一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，如图1所示为该雾化喷嘴的结构示意图，包括第一通道、第二通道、锥形钝体 2、唇口6、空气罩5、旋流器9；其中，唇口6与锥形钝体2构成第一腔体；第一腔体开设有第一渐缩出口；第一腔体为混合室4，用于将气体与液体进行混合；第一通道通过旋流器9上的旋流叶片7与第一腔体连通；第二通道通过旋流器9上的进气孔8与第一腔体连通；锥形钝体2与旋流器9通过螺钉1固定连接；锥形钝体2的气液混合物的接触面为凸起脊结构，凸起脊的脊线为圆台螺旋线。
进一步的，还包括空气罩5，空气罩5与唇口6构成第二腔体；在第二腔体上开设有第二渐缩出口。
进一步的，喷嘴外连接件10的内壁与喷嘴内连接件11的外壁构成进液通道；喷嘴内连接件11的内壁构成进气通道14。进液管13与喷嘴外连接件10相连，进气管15与喷嘴内连接件11相连。
进一步的，还包括空气引射孔3，空气引射孔3在空气罩5外圆上沿圆周均匀分布。
进一步的，锥形钝体2外表面的凸起脊横截面可以为半圆形、三角形、矩形、梯形，如图2、图3所示，凸起脊的脊线为圆台螺旋线，凸起脊条数≥1，凸起脊的脊线满足下述参数方程：
Figure BDA0002880377370000051
Figure BDA0002880377370000052
Figure BDA0002880377370000053
其中Rb为锥形钝体2的出口端半径、R为锥形钝体2的入口端半径、N为圆台螺旋线的螺旋圈数、α0为圆台螺旋线的螺旋升角、t为形成圆台螺旋线绕锥形钝体2的外表面弧度变化值，变化范围为0≤t≤2πN。
进一步的，进气孔8与喷嘴中轴线夹角为α，α的范围为0°≤α≤60°，进气孔8至少为一个，在旋流器9上沿圆周均匀分布。
燃油通过进液通道12进入喷嘴经过收缩段管道的加速后由旋流器9上的旋流叶片7导向进入混合室4，并与进气孔8通入的气体交叉混合，该气柱与喷嘴轴向呈一定角度，经过旋流叶片7的燃油具有一定的紊流度，并在气柱的穿透剪切作用下，在唇口6和锥形钝体2形成的渐缩型环形高扰动空间内，实现初步破碎。随后，在锥形钝体2上延展成膜的燃油在凸起脊结构的外表面作用下由于高低起伏的变化已经凸起脊的螺旋走势使油膜被拉伸变薄，变薄的油膜在阶梯的碰撞和扰流作用下，迅速破碎，经环形喷口高速喷出，被雾化成细小液滴。喷口处高速油流的喷射导致了空气引射孔3的内外压差，在压差的作用下，喷嘴从外界引射周围空气经由空气引射孔3，经过渐缩出口形成高速气流，加强对雾化后油滴的空间扰动作用，利用气体的剪切力使油膜或燃油液滴快速失稳从而达到二次破碎雾化的效果；促进油滴在空间的均匀分布，有利于后续燃烧的进行。
与现有技术相比，本发明的雾化喷嘴具备以下有益效果：
1、通过将锥形钝体光滑无起伏的外表面改进成为具有凸起脊结构的外表面，使从旋流叶片流入混合室并延展成膜的燃油，在旋流作用、雾化气剪切作用、以及具有凸起脊结构的锥形钝体的外表面不断进行脉动摩擦的作用，极大的增加了油膜表面的紊流度，使其迅速被拉伸变薄、失稳破碎喷出，在低进油压力下也能达到较高的雾化质量。
2、现有技术的雾化气通过与喷嘴轴向平行的孔道通入，与同样轴向供入的旋流燃油不存在空间上的交叉角，气流对油膜的剪切作用不强，使得燃油雾化液滴粒径不够细。而本发明提出一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，通过改变雾化气进气孔角度，使其以固定角度穿透油流，从而实现对油膜的初步破碎。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，包括第一通道、第二通道、锥形钝体(2)、唇口(6)、旋流器(9)；其中，所述唇口(6)与所述锥形钝体(2)构成第一腔体；所述第一腔体开设有第一渐缩出口；所述第一腔体用于将气体与液体进行混合；第一通道通过所述旋流器(9)上的旋流叶片(7)与所述第一腔体连通；所述第二通道通过所述旋流器(9)上的进气孔(8)与所述第一腔体连通；所述锥形钝体(2)与所述旋流器(9)固定连接；所述锥形钝体(2)的气液混合物的接触面为凸起脊结构，所述凸起脊的脊线为圆台螺旋线。
2.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，还包括空气罩(5)，所述空气罩(5)与所述唇口(6)构成第二腔体；所述第二腔体开设有第二渐缩出口。
3.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，喷嘴外连接件(10)的内壁与喷嘴内连接件(11)的外壁构成所述第一通道。
4.根据权利要求3所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，所述喷嘴内连接件(11)的内壁构成所述第二通道。
5.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，还包括空气引射孔(3)，所述空气引射孔(3)在空气罩(5)外圆上沿圆周均匀分布。
6.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，所述脊线满足下述参数方程：
Figure FDA0002880377360000011
Figure FDA0002880377360000012
Figure FDA0002880377360000013
其中Rb为所述锥形钝体(2)的出口端半径、R为所述锥形钝体(2)的入口端半径、N为所述圆台螺旋线的螺旋圈数、α0为所述圆台螺旋线的螺旋升角、t为形成所述圆台螺旋线绕所述锥形钝体(2)的外表面弧度变化值，变化范围为0≤t≤2πN。
7.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，所述进气孔(8)与喷嘴中轴线具有夹角，所述夹角为α，α的范围为0°≤α≤60°。
8.根据权利要求1所述的一种具有凸起脊结构的预膜式气体辅助雾化喷嘴，其特征在于，所述进气孔(8)在所述旋流器(9)上沿圆周均匀分布。
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