1.超声波雾化喷嘴的优势：
一般雾化液体(油或水)都采用压力雾化喷嘴(离心喷嘴)。当液体流量太大时(或液体粘性过大时),由于离心喷嘴喷口尺寸增加,喷嘴出口液膜增加,造成液体雾化质量恶化,液珠的索太尔平均直径(dS,m)急剧增加。为了在液体流量较大时,得到理想雾化质量,可以采用压缩空气(或蒸气)作为雾化剂,来改善雾化质量。雾化剂压力一般在013~015MPa,例如Y型喷嘴,内混式喷嘴和外混式喷嘴等。由于Y型、内混式和外混式喷嘴,仅利用雾化剂的气动能来雾化液体,因而所需雾化剂量较大,为了得到理想的液珠平均直径,一般雾化剂占被雾化液体质量的30%~60%。
超声波雾化喷嘴,不仅利用雾化剂的气动能,更主要依赖于超声波能来雾化液体,因此,不但可以降低雾化剂的用量,而且可以进一步改善雾化质量。
2.超声波激发机理
气体在喷口达到音速时,在喷口出口形成激波,这个激波是稳定的。当激波下游存在钝体时,激波变为不稳定,出现压力脉动,压力脉动存在一定频率,但脉动幅值不大。当激波下游安装一个固定频率和该脉动频率相同的共振腔时,由于共振使压力脉动幅值大大增加。超声波是由激波和共振器共同作用而产生的。
超声波频率和超声波能量与喷口结构尺寸和气流的压力有关,喷口尺寸增加,频率下降,超声波能量增加。声压是直接影响雾化效果的一个重要声学量,可用改变共振腔的几何尺寸和增加气流出口前的压力两种途径来获得较大的声压值。中科院声学研究所从多种声雾化燃烧器的实测中,总结归纳出计算频率的经验公式:
f=c/4[h+013(dr-dc)]
式中h-共振腔深度,mm;dr-共振腔直径,mm;dc-中心杆直径,mm;c-常温下空气中声速,m/s。
经过实验证实:用上述经验公式计算得出的频率与实测频率值存在误差,误差范围小于10%。
3.超声波喷嘴雾化机理
超声波雾化机理完全不同于其它雾化形式。超声波雾化有两种因素在起作用,一个是高频、高振幅的超声波本身将高的声波压力作用在液体上以及超声波在液体内的空化作用使液体雾化,另一个是高频振动的气流所具有的剧烈的湍流脉动将液膜拉成液丝,碎裂成液滴而在气动力作用下进一步雾化成液雾。
本设计喷嘴为离心-超声喷嘴的组合,当无雾化剂时,具备离心喷嘴雾化的特性,水从喷口喷出后,形成锥形水膜,水膜在离出口一定距离处,失稳、破碎成大小不同的水珠,由于喷口尺寸大,雾化质量差。有雾化剂时,由于高速气流和超声波的作用,锥形水膜离开出口后立即被雾化成大小不同的水珠,水珠随气流向下游运动。
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