Công nghệ phun sương của vòi phun có một lĩnh vực ứng dụng rộng rãi, chủ yếu nhắm vào việc phun nhiên liệu lỏng, giải thích ngắn gọn về công nghệ phun sương từ cơ chế phun sương của nó, phương pháp phun sương, công nghệ thử nghiệm sương mù lỏng và công nghệ mô phỏng số của phun nhiên liệu.
Công nghệ phun sương đã bao gồm gần như tất cả các lĩnh vực công nghiệp, chẳng hạn như giao thông vận tải, sản xuất nông nghiệp, cũng như cuộc sống hàng ngày của người dân, ngoài việc đốt cháy các loại nhiên liệu (khí, chất lỏng và nhiên liệu rắn), công nghệ phun sương cũng có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp không đốt như tạo hạt xúc tác, chế biến thực phẩm, sơn tĩnh điện, phun thuốc trừ sâu.
Học thuyết về cơ chế atomization của chất lỏng
Cái gọi là atomization của chất lỏng đề cập đến quá trình vật lý trong đó chất lỏng trở thành sương mù lỏng hoặc các giọt sương nhỏ khác trong môi trường khí dưới tác dụng của năng lượng bổ sung. Đã có nhiều cách giải thích cho cơ chế phun sương của nó, chẳng hạn như nhiễu khí động học nói, chấn động áp suất nói, nhiễu loạn nói, nhiễu loạn không khí nói, đột biến điều kiện biên nói, v.v.
1. nhiễu khí động học nói Castlemanzui trước đó đã đề xuất nhiễu khí động học nói rằng ông tin rằng do tác động nhiễu khí động học giữa máy bay phản lực và khí xung quanh, làm cho bề mặt máy bay phản lực tạo ra dao động không ổn định. Khi tốc độ tăng lên, chiều dài bề mặt mà sóng không ổn định tác động trở nên ngắn hơn, lên đến micron (m), nơi các máy bay phản lực phân tán thành sương mù.
2. Dao động áp suất nói rằng dao động áp suất nói rằng quan sát thấy hệ thống cung cấp chất lỏng Dao động áp suất có ảnh hưởng nhất định đến quá trình phun sương. Do đó, theo sự hiện diện phổ biến của dao động áp suất trong hệ thống phun chung, nó được coi là đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phun sương.
3. nhiễu loạn nói nhiễu loạn nói rằng quá trình phun trào phản lực xảy ra bên trong vòi phun, trong khi độ nhiễu loạn của chính chất lỏng có thể đóng một vai trò quan trọng. Cũng có ý kiến cho rằng vận tốc phân chia xuyên tâm của chất lỏng bên trong vòi phun hoạt động như chuyển động của dòng ống nhiễu loạn sẽ gây nhiễu loạn ngay lập tức tại đầu ra vòi phun, tạo ra nguyên tử.
4. Sự nhiễu loạn không khí nói rằng sự nhiễu loạn không khí nói ngược lại với sự nhiễu loạn hỗn loạn, cho rằng sự nhiễu loạn áp suất biên độ lớn được tạo ra bởi hiện tượng xói mòn lỗ trong hệ thống phun dầu là nguyên nhân gây ra sương mù.
5. ranh giới điều kiện đột biến nói ranh giới điều kiện đột biến nói rằng tại đầu ra của vòi phun, điều kiện ranh giới của chất lỏng (ứng suất bên trong) xảy ra đột biến; Hoặc là dòng máy bay phản lực tầng nổi bật mất đi ràng buộc mặt tường vòi phun, khiến cho sự phân bố tốc độ trong tiết diện đột nhiên thay đổi mà sinh ra sương mù.
Trên đây liệt kê năm loại giả thuyết cơ lý vòi phun đều có chỗ thiếu sót, thậm chí bản thân mâu thuẫn lẫn nhau. Hầu hết các học giả như BraccoFV và những người khác ủng hộ thuyết nhiễu khí động học. Giả thuyết này phát triển tương đối đầy đủ, giải thích tốt hơn nguyên nhân phân tách và vỡ của dòng phản lực tốc độ thấp, từ đó suy luận đến dòng phản lực tốc độ cao, có thể làm nguyên nhân cơ bản của sương mù hóa. Hiện nay, nghiên cứu trong và ngoài nước về cơ chế phun nhiên liệu được thực hiện chủ yếu từ hai khía cạnh: một là sử dụng công nghệ tính toán số để thiết lập nhiều mô hình giả thuyết để nghiên cứu mô hình hóa số; Mặt khác, các kỹ thuật kiểm tra quang điện tiên tiến được sử dụng để nắm bắt các chi tiết của quá trình nguyên tử để hỗ trợ cho một giả thuyết nhất định hoặc tổng hợp.
Quá trình và phương pháp phun sương
Bằng cách phun sương, nhiên liệu lỏng được hình thành thành các hạt nhỏ, kích thước đồng nhất của sương mù lỏng để tăng diện tích tiếp xúc giữa nhiên liệu lỏng và không khí gây cháy, tạo điều kiện bay hơi để nhiên liệu được đốt cháy đầy đủ và hiệu quả. Hơn nữa sương mù càng nhỏ thiêu đốt lại càng đầy đủ. Thông thường, quá trình phun sương mù lỏng được chia thành ba giai đoạn: một là giai đoạn chất lỏng chảy bên trong vòi phun; Hai là giai đoạn sau khi chất lỏng phun ra từ cột dịch phân chia thành giọt sương; Ba là, các giọt sương mù tiếp tục bị vỡ trong khí. Trong đó giai đoạn thứ hai là chính và có thể được giải thích bằng nhiễu khí động học.
Phương pháp phun chất lỏng cũng có nhiều loại khác nhau, đại diện chủ yếu là phun cơ khí, phun phương tiện, phun vòi phun đặc biệt.
1. Nguyên tử hóa cơ học
Nguyên tử hóa cơ học chủ yếu dựa vào nhiên liệu phản lực tốc độ cao được tạo ra bởi sự khác biệt áp suất để nhiên liệu được phun, nó có thể được chia thành phun trực tiếp, ly tâm và quay.
Phun trực tiếp và phun ly tâm có thể được gọi chung là phun áp suất. Bởi vì loại bắn trực tiếp chủ yếu dựa vào việc phun nhiên liệu để đạt được mục đích sương mù, do đó, yêu cầu áp suất dầu tương đối cao, và đường kính lỗ phun càng lớn thì sương mù càng dày, vì vậy đường kính lỗ phun không thể quá lớn, phạm vi điều chỉnh lưu lượng tương đối nhỏ. Atomization ly tâm là việc sử dụng lực ly tâm được tạo ra bởi chất lỏng áp suất cao thông qua thiết bị dòng xoáy để tạo ra màng lỏng, bị phá vỡ và sương mù bởi không khí. Atomization ly tâm có hiệu quả tốt hơn so với phun trực tiếp, nhưng nó cũng đòi hỏi áp suất cung cấp dầu cao hơn, vì vậy chúng không phù hợp để phun nhiên liệu nhớt cao.
Vụ hóa kiểu xoay tròn đại thể chia làm hai loại lớn là hình thể xoay tròn và hình vòi phun xoay tròn, mà hình thể xoay tròn lại chia làm hình cốc xoay và hình đĩa xoay 8. Phun nhiên liệu loại cốc là phun nhiên liệu vào đầu trước của cốc quay hình nón, với sự trợ giúp của cốc quay tốc độ cao để phát triển nhiên liệu thành một bộ phim, phun nhiên liệu bằng tác dụng kết hợp của "phun lực ly tâm" và "phun tốc độ". Trong nước chủ yếu được sử dụng trong lò công nghiệp và nồi hơi. Tương tự như vậy, phun đĩa xoay là dựa vào đĩa quay tốc độ cao để phun nhiên liệu, hiện tại nó chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực sấy phun. Đĩa quay ly tâm được sử dụng trên đầu đốt gấp của tuabin khí nhỏ là nguyên tử hóa vòi quay điển hình, khối lượng phun của nó chủ yếu là lực ly tâm khổng lồ được tạo ra bởi vòng quay tốc độ cao tác động lên nhiên liệu dán tường với áp suất tương đương * làm cho tốc độ xuyên tâm của nhiên liệu ném ra đặc biệt cao.
2. Phương tiện phun sương
Phương tiện truyền thông sương mù theo phương tiện truyền thông khác nhau lại có thể chia làm hơi nước sương mù, không khí sương mù, căn cứ vào phương thức sương mù khác nhau lại chia làm khí động học sương mù và bong bóng sương mù.
Việc phun khí nén phụ thuộc vào khí có áp suất nhất định (khí nén hoặc hơi nước) để tạo thành một luồng không khí tốc độ cao, tạo ra tốc độ tương đối cao giữa khí và nhiên liệu để đạt được mục đích phun. Ưu điểm của nó là hiệu ứng phun sương tốt có thể đạt được ở áp suất cung cấp dầu thấp hơn, chất lượng phun sương cao vẫn có thể đạt được khi sử dụng nhiên liệu có độ nhớt cao, và điều kiện làm việc có thể được điều chỉnh trong một phạm vi lớn hơn.
Bong bóng atomization là một loại mới của khí động học atomization phương pháp được đề xuất bởi AHLefebvre9 vào đầu những năm 1980, nó là để bơm khí nén vào chất lỏng trong một số cách thích hợp, và làm cho cả hai trong buồng trộn vòi phun tạo thành một dòng chảy hai pha bong bóng ổn định, trong một khoảng cách rất ngắn từ đầu ra vòi phun do sự thay đổi mạnh mẽ của áp suất bên trong và bên ngoài bong bóng, thúc đẩy nó mở rộng mạnh mẽ cho đến khi vỡ, do đó màng lỏng bọc xung quanh nó tiếp tục vỡ thành các hạt sương mù tinh tế hơn. Do tiêu thụ ít không khí của phun bong bóng, chất lượng phun cao và hiệu quả phun về cơ bản không bị ảnh hưởng bởi đường kính đầu ra, nó phù hợp hơn cho nhiên liệu lỏng có độ nhớt cao như phun nặng và dầu cặn.
3. Phun phun đặc biệt
Vòi phun đặc biệt thường sử dụng các nguyên tắc như siêu âm, trường điện từ, tác động tĩnh điện để phun sương.
Atomization siêu âm còn được gọi là atomization dao động siêu âm, cơ chế atomization của nó là tương đối phức tạp, những người có liên quan tin rằng nguyên tắc của atomization siêu âm là: luồng không khí siêu âm vào khoang cộng hưởng để tạo ra sóng áp suất tần số cao, sóng truyền đến bề mặt chất lỏng gây ra rung động để tạo ra sóng siêu âm, do biên độ rung gây ra bởi đỉnh sóng tách các giọt từ bề mặt và phá vỡ, với tần số siêu âm tăng các giọt atomization là tốt hơn và tốt hơn, nói chung dưới tác động của tần số rung động của siêu âm có thể thu được một vài micron của các giọt nhiên liệu. Do hiệu suất phun của siêu âm nói chung là tốt hơn so với các phương pháp phun khác, kích thước nhỏ giọt của nó (dưới 100m), tính đồng nhất của các giọt sương mù cũng tốt hơn, chỉ số phân bố kích thước đồng đều là 2, do đó dễ dàng để đạt được quá trình đốt cháy oxy thấp, do đó làm giảm lượng khí thải của các chất ô nhiễm nitơ và oxy trong khí thải.
Phun tĩnh điện chủ yếu được sử dụng trong phun sơn. Trong phun tĩnh điện, do tác động của trường tĩnh điện cao áp, các giọt sơn sẽ được chia thành các hạt nhỏ, do đó sơn được phun sương. Phun tĩnh điện luôn được sử dụng kết hợp với các phương pháp phun khác trong thiết bị phun sơn.
Trong thử nghiệm nguyên tử hóa lỏng, để kiểm tra các nhóm nhỏ sương mù trong trường dòng chảy, không chỉ để đo phân bố kích thước của nó, mà còn để đo phân bố không gian, vận tốc, v.v. Vì vậy, nên áp dụng phương pháp không can thiệp vào trường dòng chảy và trường phun sương để đo trực tiếp đặc điểm của nhóm sương mù trong chuyển động. Trong số các phương pháp đo lường đối tượng không giao thoa, sử dụng zui rộng rãi là phương pháp quang học. Với sự phát triển nhanh chóng và ứng dụng rộng rãi của laser, vi điện tử và công nghệ máy tính, nhiều công nghệ kiểm tra quang học mới đã được phát triển, chẳng hạn như công nghệ đo sương mù ba chiều laser, công nghệ đo sương mù tán xạ laser, công nghệ đo sương mù Doppler pha laser và các phương pháp đo không tiếp xúc khác, tất cả đều có ưu điểm là không can thiệp vào trường dòng chảy, thời gian và độ phân giải không gian cao, đạt được tính ba chiều và thời gian thực của phép đo phun, cung cấp phương tiện kiểm tra mạnh mẽ để nghiên cứu sâu hơn về vòi phun.