專利名稱：一種液體燃料的霧化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及液體霧化技術領域，特別涉及一種液體燃料的霧化裝置。
背景技術：
改善液體燃料的霧化質(zhì)量，對于提高燃料的混合質(zhì)量和燃燒質(zhì)量以及液體燃料的經(jīng)濟性具有重要意義。液體的霧化實際上就是使大片的液體破碎變成小液滴，這是由于內(nèi)外力共同作用的表面張力引起的液體破裂。在沒有上述分裂外力作用時，表面張力總是使液體趨于球狀，這樣才能是液體表面具有最小的能量。液體粘性阻止液體的幾何形狀發(fā)生改變，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)。另一方面，作用在液體表面的空氣動力對它施加外部扭曲力，促進了分裂的過程。但破壞力大于其表面張力時，液體就發(fā)生分裂。初始分裂過程中形成的大液滴是不穩(wěn)定的，會進一步分裂成更小的液滴。因此最終霧化形成的液滴尺寸的范圍不僅取決于一次微?；纬傻囊旱?，也取決于二次霧化時進一步分裂的程度。對液體燃料霧化的研究方案可以分為兩大類一類是根據(jù)流體力學，工程熱力學等理論，對霧化過程進行數(shù)值計算。其噴霧模型采用離散型液滴模型，即把液體燃料看成若干離散的具有代表性的計算質(zhì)點組成，在歐拉坐標下描述氣相運動，在拉格朗日坐標下描述液滴的運動，分析在霧化混合過程中，液滴穿過氣場與之進行質(zhì)量，動量和能量的交換得具體方式，以此來獲得提高液體霧化質(zhì)量的措施和方案。另一類則是以實驗為基礎，利用先進的激光測粒徑，流速設備，以及計算機圖像處理技術和可視化研究的技術與設備，深入研究霧化機理及其影響因素，探索改進液體霧化的效果的新方法和新技術。但是第一類研究設計方案的計算量非常大，而且其所確定的關于液體霧化的數(shù)學物理模型往往局限于某一類液體燃料，因此基于此方案設計的液體霧化裝置往往具有一定的局限性，其理論計算的霧化程度和液滴直徑和實際情況往往并不能很好的吻合。而基于第二種方案設計的霧化裝置在設計初期，對實驗設備的要求非常高，所需實驗次數(shù)和需獲得的相關設計參數(shù)較多，涉及的工作量太大使得裝置設計成本難以控制在一個較為經(jīng)濟的范圍內(nèi)。鑒于現(xiàn)有方案和設計裝置的缺陷和不足，有必要設計一種結構簡單，操作方便，經(jīng)濟可靠，能滿足實際需求的液體燃料的霧化裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，提供一種操作方便，經(jīng)濟可靠，安全穩(wěn)定的液體燃料的霧化裝置。要實現(xiàn)上述目的，必須先分析影響液體霧化質(zhì)量的因素并做出相應的改進措施。一種液體燃料的霧化裝置，其特征在于它包括溫度壓強監(jiān)測裝置、計算機、氣體加熱裝置、液體燃料儲存裝置、液體噴管固定裝置、撞擊球固定裝置、撞擊球、霧化室、廢液回收處理裝置、同軸噴管、氣體儲存裝置等裝置；其中，液體燃料存儲裝置能夠?qū)σ后w燃料進行升溫和加壓操作。[0009]液體燃料的霧化質(zhì)量可以通過改變?nèi)剂系奈锢硇再|(zhì)來提高。由沸點不同的兩種或多種物質(zhì)混合的液體燃料，由于蒸發(fā)速率不同以及液體燃料內(nèi)部傳質(zhì)速度有限，霧化過程中，可能形成內(nèi)部為低沸點組分的氣核，而外層由高沸點組分包圍的氣泡。當液體內(nèi)的氣泡不斷長大，氣泡內(nèi)的壓力足以克服燃料液體的表面張力和環(huán)境壓力時，將發(fā)生閃急沸騰的現(xiàn)象，可以得到理想的霧化質(zhì)量。液體噴注與噴射空間的空氣相互接觸中有相對速度，有摩擦，液柱里面和表面之間有壓差。在壓差的作用下，液柱變形量增加，出現(xiàn)分裂，有助于液體的霧化。當液體噴射到空氣流中時，液滴的破裂取決于空氣動力比率(0.5///)，表面張力
和黏性力。其中rA為氣體介質(zhì)密度，Ue為介質(zhì)相對速度。液滴破裂的條件是表面張力=空氣動力，即
4其中D為液滴直徑，rA為氣體介質(zhì)密度，Ue為介質(zhì)相對速度，s為液滴表面張力； Cd為常數(shù)；化簡得最大穩(wěn)定液滴直徑要使霧化質(zhì)量較高，必須使液滴直徑Dmax盡可能小。改變介質(zhì)相對速度，使Uk在合理的范圍內(nèi)取較大的值，可以提高霧化質(zhì)量。因此，通過裝置中的同軸噴管，可以使介質(zhì)氣體和液體燃料的相對介質(zhì)速度Ur達到一個較大的值。表面張力對液體微?；浅Ｖ匾Ｔ趪婌F之前，液體的表面積是噴孔內(nèi)的表面積， 噴霧后的表面積這是所有液滴表面積的總和，霧化所需的最小能量等于表面張力乘以液體的表面積的增量。由于表面張力隨溫度的升高而下降，因此，為了提高霧化效率，在液體燃料霧化之前，應該先對其進行升溫操作。黏度在許多方面都是重要的液體物性。黏度不但影響噴霧粒直徑的分布，而且影響噴射流量和噴射模式。液體的黏度增加，使雷諾數(shù)降低，阻礙流體不穩(wěn)定性的發(fā)展，導致分裂延遲，噴霧粒徑增大。黏度增加會導致霧化質(zhì)量變差，因為黏性損失增加，能用于霧化的能量就減小了。由于液體的黏度通常隨溫度的升高而降低。因此，可以在霧化過程中，采用加熱的辦法來降低液體的黏度，改善霧化質(zhì)量。同時，通過改變液體燃料霧化裝置的噴注結構、噴霧錐角、噴射壓力和噴嘴徑長， 使得液體燃料噴注呈拋物線形狀、霧化角大、油粒粒度小來提高霧化質(zhì)量。因此，在霧化裝置的噴嘴導管口附近設置節(jié)流管和撞擊球以可滿足上述要求。

圖I為裝置結構示意圖，其中I——溫度壓強監(jiān)測裝置；2——數(shù)據(jù)信號傳輸線；3——計算機；4——氣體加熱裝置；5——氣體輸送導管；6——氣體節(jié)流閥；7——液體燃料儲存裝置；8——液體減壓閥；9——液體燃料輸送導管；[0023]10——液體節(jié)流閥；11——液體噴管固定裝置；12——氣體進口通道；13-撞擊球固定裝置；14-撞擊球；15-霧化器外壁；16——霧化氣出口 ；17——霧化室；18——安全塞；19—溫度壓強傳感器；20—信號傳輸線；21——廢液回收處理裝置；22——廢液導管；23——液體節(jié)流閥；24——廢液出口 ；25——氣體進口導管；26——節(jié)流管；27——擴大區(qū)；28——同軸噴管；29——氣體節(jié)流閥；30——氣體儲存裝置；
具體實施方式
以下結合附圖I對本實用新型發(fā)明裝置進行說明。一種液體燃料的霧化裝置主要包括溫度壓強監(jiān)測裝置(I)、計算機(3)、氣體加熱裝置(4)、液體燃料儲存裝置(7)、液體噴管固定裝置(11)、撞擊球固定裝置(13)、撞擊球
(14)、霧化室(17)、溫度壓強傳感器(19)、廢液回收處理裝置(21)、同軸噴管(28)、氣體儲存裝置(30)等裝置。其中液體燃料儲存裝置(7)可以對儲存的液體進行升溫和加壓操作，通過升溫以降低液體燃料的黏度和表面張力，減小形成液滴的直徑，提高液體燃料的霧化質(zhì)量。液體減壓閥(8)能夠控制加壓的液體燃料進入液體燃料輸送導管(9)的液體的壓強，液體燃料經(jīng)過液體節(jié)流閥(10)，其流速降低到設定的速度范圍內(nèi)。同軸噴管(28)能夠使液體燃料在管內(nèi)充分流動，發(fā)展為紊流狀態(tài)，以提高其霧化質(zhì)量。節(jié)流管(26)能使從噴管內(nèi)流出的液體燃料進一步霧化，減小液滴直徑并且使液滴與氣體介質(zhì)充分混合。擴大區(qū)(27)能夠使經(jīng)過節(jié)流管霧化后的液滴加速，并以較高的速度沖向撞擊球(14)，其中，撞擊球材料為不銹鋼， 通過此撞擊作用，能夠進一步減小液滴的直徑，提高霧化質(zhì)量。由于液滴自身的重力作用， 在霧化室(17)內(nèi)會出現(xiàn)液滴的沉降效應,導致霧化液滴的凝聚而使霧化效果變差。因此, 在霧化室(17)的下部,通過氣體進口導管(25)輸入一定流速的氣體介質(zhì),此介質(zhì)的作用在于減小液滴的沉降效應，其自身具有助燃的作用，氣體介質(zhì)和經(jīng)過霧化后的液滴充分混合后作為混合霧化氣導入到相應的燃燒裝置進行燃燒。此氣體介質(zhì)可以選用空氣，也可根據(jù)特定情況選用有助燃作用的氣體作為介質(zhì)氣體。霧化室(17)的內(nèi)壁為有一定傾角的內(nèi)壁， 其作用在于使部分冷凝的液滴聚集到廢液出口(24)處，通過廢液導管(22)流入到廢液回收處理裝置(21)進行回收處理操作，其中，霧化室的霧化氣出口( 16 )的截面形狀為V字形， 這樣利用流道的突然擴大來增加霧化氣和氣體介質(zhì)的混合氣體的流速，減少液滴的冷凝， 有利于提高霧化質(zhì)量。霧化室的左側(cè)壁上安裝有安全塞(18)，其作用是防止霧化室內(nèi)壓強超過安全值而引起安全事故，當由于出口堵塞或進氣壓強過高而導致霧化室內(nèi)壓強超過安全設定值時， 安全塞(18)會自動打開，將霧化室(17)內(nèi)的氣體排出，使壓力恢復到正常范圍內(nèi)。其中，輸入到霧化室的氣體介質(zhì)是由氣體儲存裝置(30)提供，該氣體儲存裝置(30)能夠提供一定壓強的壓縮氣體，氣體經(jīng)過氣體節(jié)流閥(29)輸送到氣體加熱裝置(4)中進行加熱，使氣體溫度升高到設定的值。經(jīng)過加熱后的氣體通過氣體輸送導管(5)分別從氣體進口通道(12) 和氣體進口導管(25)進入到霧化室中，其中，由氣體進口通道(12)進入的氣體會先進入到節(jié)流管(26)，再與通過同軸噴管(28)進入的液體燃料混合，然后進入霧化室進一步霧化。通過氣體進口導管(25)輸入的氣體，直接進入到霧化室內(nèi)與霧化液滴充分混合。在實際操作之前，應該先將已經(jīng)加熱的氣體通入到霧化室內(nèi)對裝置進行預熱，以減少霧化過程中液滴在霧化室內(nèi)壁的冷凝，提高霧化質(zhì)量。為了便于觀測和控制霧化室內(nèi)溫度和壓強的變化，在霧化室下方內(nèi)壁上安裝有溫度壓強傳感器(19)，此傳感器(19)通過信號傳輸線(20)，將信號傳輸?shù)綔囟葔簭姳O(jiān)測裝置
(1)，該裝置能夠?qū)崟r記錄霧化室內(nèi)溫度壓強的變化數(shù)據(jù)，并將記錄的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)信號傳輸線(2)傳輸?shù)接嬎銠C(3)進行分析和處理。此計算機(3)安裝有數(shù)據(jù)分析和處理軟件， 能根據(jù)霧化室內(nèi)溫度壓強的變化情況自動調(diào)節(jié)液體燃料的進入溫度和壓強以及介質(zhì)氣體的流速和溫度，此計算機(3)通過數(shù)據(jù)信號傳輸線(2)與氣體加熱裝置(4)，氣體儲存裝置
(30),液體燃料儲存裝置(7)連接，并對這些裝置進行自動控制。此裝置的具體操作步驟為先用經(jīng)過加熱的氣體介質(zhì)預熱裝置，然后通過計算機
(3)設置液體燃料的進入壓強和流速，氣體介質(zhì)的進入壓強和流速，并調(diào)節(jié)相關的控制閥將液體燃料和經(jīng)過加熱的氣體介質(zhì)輸入到霧化室(17)，通過計算機(3)觀察霧化室(17)內(nèi)壓強和溫度的變化情況，并將霧化后得到的霧化氣通過霧化氣出口( 16)輸入到相關的燃燒設備中去。
權利要求1.一種液體燃料的霧化裝置，其特征在于它包括溫度壓強監(jiān)測裝置、計算機、氣體加熱裝置、液體燃料儲存裝置、液體噴管固定裝置、撞擊球固定裝置、撞擊球、霧化室、廢液回收處理裝置、同軸噴管、氣體儲存裝置等裝置；其中，液體燃料存儲裝置能夠?qū)σ后w燃料進行升溫和加壓操作。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種液體燃料的霧化裝置，其特征在于撞擊球位于節(jié)流管管口前，其材質(zhì)為不銹鋼材料。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種液體燃料的霧化裝置，其特征在于霧化室的左側(cè)壁上安裝有安全塞。
專利摘要本實用新型提供了一種液體燃料的霧化裝置，它包括溫度壓強監(jiān)測裝置、計算機、氣體加熱裝置、液體燃料儲存裝置、液體噴管固定裝置、撞擊球固定裝置、撞擊球、霧化室、廢液回收處理裝置、同軸噴管、氣體儲存裝置等裝置。其中，液體燃料存儲裝置能夠?qū)σ后w燃料進行升溫操作，有利于提高霧化質(zhì)量。通過同軸噴管和節(jié)流管的組合使用，能使氣體介質(zhì)與液體燃料均勻混合。通過液滴對撞擊球的沖擊作用，能進一步提高霧化質(zhì)量。通過計算機能夠?qū)崟r監(jiān)測霧化室內(nèi)的溫度壓強變化，并對相應的裝置進行調(diào)節(jié)。本實用新型操作方便，經(jīng)濟可靠，安全穩(wěn)定，能夠滿足實際應用的需求。
文檔編號F23D11/36GK202350029SQ201120497028
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月3日 優(yōu)先權日2011年12月3日
發(fā)明者嚴九洲, 嚴方園, 張勇, 彭飛, 羅偉斌, 譚萬云, 魏俊男 申請人:嚴九洲