单相高压细水雾喷嘴雾化特性的试验研究

细雾喷嘴射流特性分析及雾滴分布特性研究摘要：首先对喷嘴外部射流的特性进行了理论分析，用边界层微分方程求出了其速度分布的积分解，绘制了喷嘴外部射流的轴向速度分布图。

然后通过实验得到了TF6喷嘴的雾化粒子各平均直径随压力变化的规律。

关键词：细雾喷嘴射流特性速度分布粒子分布特性0.引言压力式细密雾化喷嘴是一种使液体雾化的重要装置，在很多领域都有广泛的应用。

它不仅被广泛地应用于抑制火灾的蔓延、空气的热湿处理之中，而且在液体燃料的雾化燃烧、工艺清洗、除尘控制以及杀虫剂的喷洒等方面也有着广泛的应用。

与一般的雾化喷嘴相比，压力式细雾喷嘴能提供细密的水雾，具有独特的优点。

近几年许多学者对喷嘴的射流特性及雾滴粒子分布等情况进行了相关的研究。

其中，文[1]对高压细水雾灭火喷嘴的射流特性进行了理论分析，对索太尔平均直径随压力的变化关系进行了相关的研究。

文[2]主要对气液两相压力对雾化粒子尺寸的影响进行了实验研究，同时对单相喷嘴雾化的效果也进行了一定的研究。

文[3]对气动旋流雾化原油喷嘴的索太尔平均直径随压力的变化关系进行了相关研究。

文[4]对双路离心式喷嘴的索太尔平均直径随压力的变化关系进行了研究。

这些研究多数是针对气动喷嘴的雾化效果展开的，而有关以雾化水为主要目的的直接压力式细雾喷嘴的雾化特性的研究还比较少。

因此，对压力式细雾喷嘴的射流特性进行理论分析，对它的雾滴分布情况进行实验研究，不仅具有重要的理论意义，而且具有较强的现实意义。

1.射流特性分析水从喷嘴喷出后其流动的外部结构是典型的圆形紊动射流。

其流动的外部结构如图1所示。

其中，未受到外界空气卷吸影响而保持原来出口流速的中心部分称为核心区（图中的ACB区），之后的部分称为发展区。

从出口至核心区末端的部分为起始段，紊动充分发展以后的部分为主体段。

起始段与主体段之间为过渡段，过渡段较短，在分析中为简化起见将这一段忽略。

喷雾系统的工作段主要在主体段，因此外部雾化特性分析主要针对主体段。

高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系伍毅;陆林;凤四海;贺元骅【摘要】Flow coefficient of nozzle is one of key parameters of water mist nozzle for design and type selection. It also determines water mist characteristics and accordingly influence the fire-extinguishing ability of water mist di-rectly.In order to investigate the relationship between flow coefficient of nozzle and water mist characteristics,a se-ries of experiments were performed by using multi-nozzle and single nozzle water mist with different flow coefficients (K=1.0,2.5).The spray angle,flux distribution, particle size distribution were measured and compared.The experimental results showed that,with increasing of flow coefficient from 1.0 to 2.5, the characteristics of multi-nozzle and single nozzle water mist were all changed.%喷头流量系数是细水雾系统设计喷头选型的关键设计参数之一,其决定细水雾的雾场特性从而直接影响细水雾系统的灭火性能.为了研究高压细水雾喷头流量系数与雾场特性的关系,构建了喷头及喷嘴雾场特性冷态实验平台,实验测量了两种流量系数的喷头(K=1.0,2.5)及其喷嘴的雾滴粒径分布、雾化锥角、雾场强度等雾场特性参数.实验结果表明系数K从1.0增大至2.5,喷嘴及喷头的雾化锥角、雾滴粒径分布及雾场强度都显著增大.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)001【总页数】5页(P348-352)【关键词】高压细水雾;流量系数;雾滴粒径;雾化锥角;雾场强度【作者】伍毅;陆林;凤四海;贺元骅【作者单位】中国民用航空飞行学院民航安全工程学院,广汉618300;中国民用航空飞行学院民航安全工程学院,广汉618300;中国民用航空飞行学院民航安全工程学院,广汉618300;中国民用航空飞行学院民航安全工程学院,广汉618300【正文语种】中文【中图分类】X932在中国航空运输跨越式大发展的宏大背景下，航空消防安全面临的航空燃油火灾风险不断增大。

气-水雾化喷嘴特性实验研究作者：谭敏来源：《硅谷》2009年第24期[摘要]为解决冷却器换热效率低的问题,提出将气-水雾化喷嘴应用于间接蒸发冷却,实验研究间接蒸发冷却器专用扇形气-水两相雾化喷嘴的特性,获得不同压力时喷嘴的雾化角和气水流量值及其变化规律,确定出最佳的喷雾气水比和雾化角等特性参数。

[关键词]地铁间接蒸发冷却雾化喷嘴雾化特性中图分类号:TQ-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220125-01一、前言蒸发冷却是人类已知最早的冷却方式,随着能源短缺和环境问题的日趋突出,由于其具有节能、环保、经济及改善室内空气品质等独特优势,蒸发冷却技术越来越引起广泛的关注。

蒸发冷却分为直接冷却和间接冷却,现有的间接蒸发冷却计算模型都是基于间接蒸发冷却器表面水膜完整、均匀的重要假设,但是,由于表面张力的作用,换热器表面形成的水膜远远谈不上完整、均匀,因此,换热器换热效率低下。

为了改善换热器表面水膜的均匀性,提高换热效率,黄翔教授研究了改进布水器结构型式和包覆吸水性材料的布水效果,结果表明换热器表面润湿系数增大,提高了换热器的热质交换效率。

朱冬生教授实验研究了扭曲管和管外亲水处理的水膜分布情况,研究发现能获得较好的水膜分布。

以上几种方法可以一定程度上改善换热器表面水膜均匀性,提高换热性能,但都不可避免要增加热阻,长期使用后形成的水垢必然影响包覆吸水性材料的性能,不能从根本上解决换热器表面水膜均匀性的问题。

因此,本文提出通过气-水雾化喷嘴将水雾化后喷射到换热器表面,形成均匀完整的水膜强化换热,实验研究喷嘴喷雾气水比、雾化角等重要参数,为气-水雾化喷嘴运用于间接蒸发冷却器提供基础数据。

二、实验系统及实验方法间接蒸发冷却的关键在于换热器表面水膜的均匀性和完整性,因此,喷嘴性能对换热器表面水膜状态具有决定性的影响,它受喷雾压力、喷雾流量、雾化角、喷嘴口径等参数的影响,本文用水作为喷雾液体介质,用水泵对水提升加压,提供所需的压力,用空气压缩机提供压缩空气作为气体介质,喷嘴采用气-水两相扇形喷嘴。

细水雾实验方案对于内混式雾化喷嘴，雾化特性的主要影响因素有：气液比、喷嘴前水压、混合腔压力比等工况参数，结构方面的影响因素有气孔直径、喷嘴直径、气液交角、喉管长度、喷嘴距喉管长度等。

对喷嘴进行雾化特性试验的目的就是为了从大量试验数据中归纳出主要因素的影响，从而总结出喷嘴的设计方法和规律，作为这项工作的第一步，首先需要确定喷嘴几何结构对雾化质量的影响，在广泛的工况参数范围内，获得喷嘴几何结构各参数最佳值，然后利用经过筛选的喷嘴试件，进行其他因素的影响试验，得出其规律，才能全面本质地反应喷嘴雾化特性关系。

这部分试验内容包括：（1）气孔直径影响试验。

对两种喷嘴试件，气孔直径依次变化，其结构参见见表1-1。

在水压为6MPa工况下进行了试验。

表1-1 气孔直径影响试验件结构参数（mm）喷嘴号喷嘴直径D m气孔直径D a喷嘴距喉管长度L1气液交角A（℃）喉管长度L2水压P（MPa）1-1 1.5 6 48.97 60 100 61-2 1.5 8 48.97 60 100 6 （2）喷嘴前水压影响试验。

对5种喷嘴试件，水压大小依次为2、4、6、8、10MPa，其试件结构参数见表1-2。

表1-2进水压力影响试验件结构参数喷嘴号喷嘴直径D m气孔直径D a喷嘴距喉管长度L1气液交角A（℃）喉管长度L2水压P（MPa）2-1 1.5 6 48.97 60 100 22-2 1.5 6 48.97 60 100 42-3 1.5 6 48.97 60 100 62-4 1.5 6 48.97 60 100 82-5 1.5 6 48.97 60 100 10 （3）喉管长度影响试验。

对5种喷嘴试件，喷嘴前水压大小为6MPa，喉管长度依次为80、100、120、140、160mm，其试件参数见表1-3。

表1-3喉管长度影响试验件结构参数（mm）喷嘴号喷嘴直径D m气孔直径D a喷嘴距喉管长度L1气液交角A（℃）喉管长度L2水压P（MPa）3-1 1.5 6 48.97 60 80 6 3-2 1.5 6 48.97 60 100 6 3-3 1.5 6 48.97 60 120 6 3-4 1.5 6 48.97 60 140 6 3-5 1.5 6 48.97 60 160 6（4）喷嘴距喉管长度影响试验。

单相高压细水雾喷嘴雾化特性的试验研究陈晶田1,朱玉泉2,李壮云2Experimental Investigation of Nozzle Atomizing Characteristics forSingle Phase High Pressure Water Mist Extinguishing SystemCHEN Jing-tian1,ZHU Yu-quan2,LI Zhuang-yun2(1.华中科技大学光电学院,湖北武汉430074;2.华中科技大学机械学院,湖北武汉430074)摘要:雾化喷嘴的雾化特性对单相高压细水雾灭火系统的灭火效果有直接影响。

通过试验研究了供水压力、喷嘴关键结构参数对喷嘴流量、流量特性系数、粒径分布规律的影响规律。

发现喷嘴的结构参数变化对喷嘴雾化特性有显著影响。

关键词:单相高压细水雾灭火系统;喷嘴;雾化性能中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1000-4858(2006)08-0032-03前言近年来,国际社会对环境保护、可持续发展问题的关注与日俱增,在消防领域,传统的氯代烷灭火系统因为对大气臭氧层有破坏作用,将逐渐被世界各国所淘汰,代之以新型的环境友好的灭火系统,高压单相细水雾灭火系统被广泛认为是最佳选择,目前已得到越来越多的工程应用[1,2]。

高压单相细水雾灭火系统与水喷淋灭火、泡沫灭火、CO2气体灭火系统等相比具有非常突出的优越性:(1)/绿色0灭火介质为纯水,无任何添加剂,灭火后对环境无任何危害;(2)高效高压细水雾灭火系统灭火机理先进,综合了气化冷却、绝氧窒息、热辐射隔离等多种灭火机理;(3)节水在高压下经过喷嘴雾化后的水滴粒径一般小于200L m,因此液滴的总表面大,耗水量仅为水喷淋系统的1/3;(4)系统简单高压单相细水雾灭火系统与气液两相灭火系统都具有输水管径小、易于布置之特点,但组成上更为简单,且持续灭火时间不受限制;(5)安全灭火过程中细水雾对烟尘有吸附抑制作用,减少了烟气对人员的危害,而灭火后对被防护对象及现场几乎无水渍损害;(6)适用范围广可用于扑灭A、B、C三类火灾和电气火灾。

细水雾灭火喷嘴的特征参数及其测量方法探析刘杰;李庆刚【摘要】This paper explains atomization mechanism of water mist and describes the relations of aerosol particle size distribution features by applying Rayleigh-Taylor instability and Kelvin-Heinholtzinstability,analyzes main characteristic parameters of water mist fire-sprinkling nozzle,and explores measuring methods of characteristic parameter of water mist fire-sprinkling nozzle,which has provided certain guidance for developing water mist fire-sprinkling nozzle with high performance.%运用Rayleigh-Taylor不稳定性和Kelvin-Heinholtz不稳定性解释了细水雾的雾化机理并描述了雾化颗粒尺寸分布特性的关系式,分析了反映细水雾灭火喷嘴灭火性能的主要特征参数,探析了细水雾灭火喷嘴特征参数的测量方法,为今后研发高性能的细水雾灭火喷嘴提供了一定指导。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)001【总页数】3页(P125-127)【关键词】细水雾灭火喷嘴;雾化机理;特征参数;测量方法【作者】刘杰;李庆刚【作者单位】西华大学能源与环境学院;西华大学能源与环境学院【正文语种】中文【中图分类】TU998.10 引言“蒙特利尔协议”签订后，国际消防界规定在21世纪初叶取缔对大气臭氧层有严重破坏作用的哈龙灭火系统。

细水雾喷头气-液工作压力与雾化效果薛伟;李铎【摘要】在标准实验室内,利用单变量控制法研究了细水雾灭火系统,取得最优灭火效果所对应的喷头的气液工作压力参数.首先对气体压力和液体压力及其比值与细水雾雾化颗粒的平均直径D[v,0.9]的影响进行单变量研究,然后对气体压力和液体压力配比与细水雾喷头喷雾密度关系进行了探索.结果表明,合理地设置液体压力和气体压力更能体现细水雾雾化优越性,Pg=1.0～3.0 MPa,pg/p1=2时的D[v,0.9]最小;根据条件及时调整气液压力比能增大细水雾喷头的喷雾密度,从而提高两相流细水雾喷头的喷雾效果,气液压力比为2对应的喷雾效果最佳.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】4页(P29-32)【关键词】细水雾;喷头;喷雾压力;喷雾密度【作者】薛伟;李铎【作者单位】东北林业大学工程技术学院,黑龙江哈尔滨150040;东北林业大学工程技术学院,黑龙江哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】X93细水雾灭火技术以无环境污染、灭火迅速、耗水量低、对防护对象破坏性小等特点广泛应用于电厂、轮船、图书馆、通信机房等场所［1-6］。

细水雾喷头是细水雾灭火系统的核心部件之一，其性能的好坏直接制约细水雾灭火系统的灭火效果。

吴晓伟等分析了高压细水雾喷头的工作压力、流量、粒径分布、粒径特征量D［v，0.9］等的设计要求，并对细水雾生成机理和过程做了理论研究［7］。

刘乃玲等考虑到喷雾压力等影响雾粒分布的显著系数，利用因次分析的方法建立了细水雾喷头索特尔直径与喷嘴出口直径的准则关系式［8］。

陈斌等实验研究了气体压力(0～0.15 MPa)、液体压力(0.10～0.25 MPa)对雾粒直径和流量的影响，得到最佳两相压力配比:pg/pl=2.0［9］。

邓东等选用不同的喷头测量了其周向和径向的喷雾密度分布，并做了灭火时间和喷雾密度分布的对比试验，验证了两级雾化喷头喷雾密度分布均匀性［10］。

第38卷,总第220期2020年3月,第2期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.38,Sum.No.220Mar.2020,No.2　基于马尔文法测量空气辅助雾化喷嘴雾化特性的实验研究刘海军,李银华,张　果,李光俊(中国核电工程有限公司,北京　100840)摘　要:乏燃料后处理对核能产业的持续健康发展意义重大,其中硝酸铀酰雾化喷嘴是典型的水法乏燃料后处理工艺中的关键部件。

本文以水替代硝酸铀酰作为雾化介质,基于马尔文喷雾激光粒度分析方法,测量了给定的空气辅助雾化喷嘴结构下,喷嘴在不同的空气入口压力下的雾化特性。

结果发现,在雾化喷嘴入口气体压力分别为0.3MPa、0.4MPa和0.5MPa三种情况下,雾滴从喷嘴喷射出来后成锥状发散,均能形成良好的雾化效果,随着雾化喷嘴入口气体压力的增大,索特平均直径在30~60μm的范围内逐渐减小,雾化锥角基本上都维持在35°~39°的范围内,基本变化不大。

关键词:马尔文法;喷嘴;雾化;液滴;实验研究中图分类号:TH133;TP183　文献标识码:A　文章编号:1002-6339(2020)02-0118-04Experimental Study on the Spray Performance of an Air-blastAtomizer with SpraytechLIU Hai-jun,LI Yin-hua,ZHANG Guo,LI Guang-jun(China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.,Beijing100840,China)Abstract:The post-treatment of spent fuel is of great significance to the sustainable and healthy devel⁃opment of the nuclear energy industry.The uranyl nitrate atomization nozzle is a key component in the typical post-treatment process of spent fuel in water-based method.In this paper,water instead of ura⁃nyl nitrate was used as the atomization medium.Based on the Malvern spray laser particle size analysis method,the atomization characteristics of the nozzle under different air inlet pressure were measured with the given air-assisted atomizing nozzle structure.It was found that when the gas pressure at the inlet of the atomizing nozzle ranges from0.3MPa to0.5MPa,the droplets were ejected from the nozzle and then diverged in a cone shape,which could form a good atomization.As the gas pressure at the inlet of the nozzle increases,the average diameter of the Sauter diameter decreases gradually in the range of30~60μm,and the atomization cone angle is maintained in the range of35°~39°,which is almost no changes. Key words:spraytech;atomizer;atomization;droplet;experimental study收稿日期　2019-12-10 修订稿日期　2019-12-28基金项目:200吨后处理厂脱销流化床系统工程验证(KY1682)作者简介:刘海军(1987~),男,硕士,高级工程师,研究方向为乏燃料后处理、核三废治理非标设备。