对6080型离心喷嘴的改进

　　目前离心喷嘴技术在工业、国防上已有广泛的应用,其在冷却方面的应用范围也较广。离心喷嘴的应用效果如何,冷却效果如何,主要取决于喷嘴的喷射性能。而喷射性能的好坏,又取决于喷嘴性能的优劣,因而喷嘴的结构形状,是影响喷嘴性能优劣程度的重要因素之一。下面本文就着重对用于冷却的6080型离心喷嘴的结构形状进行分析,并提出改进方案。

　　1　离心喷嘴基本理论

　　图1为离心式喷嘴的工作原理简图。液体自切向孔ra进入旋流室,进入旋流室的液体对OZ轴有一动量矩,因此液体在旋流室中绕OZ轴作螺旋运动,旋转的液体流向喷口时(水可看成理想流体),由动量矩守恒原理得v切×r=常数,上式说明切向速度v切与半径r成反比,愈靠近旋流室轴心,切向速度愈大,切线速度将随着半径r缩小而增大。由于喷口处液体旋转流速很高,在中心处形成低压区,只要喷嘴中压力低于外界质压力(如大气压),空气便流进喷嘴低压区,形成空气涡流,把液体向四周排挤,所以液体在出口处流经的是环状截面,其外半径等于喷口的半径rc,内半径等于空气涡流半径ro,液体实际所占面积与整个喷嘴出口面积之比称为填充系数φ:

　　此外,液体流出喷口后,筒壁给予的向心力消失,于是液本在离心力的作用下沿轴向和切向分速度的合速度方向射出,轴向速度υ轴和切向速度υ切的大小与空气涡流尺寸关系极大,空气涡流半径Ro增大,则液体流过的有效面积减小,但轴向分速度却加大,而切向速度υ切越大,表明喷嘴中液流旋转越强烈,空气涡流尺寸越大,雾化角也越大,因此空气涡流半径ro对喷嘴的影响是较复杂的。

　　另一方面,液体流向出口时,由于空气涡流的作用,液体形成一贴壁的环形薄膜,液体流出出口时,环形薄膜在离心力的作用下,形成圆锥状而射出,当射流高速射出时,与外界的空气介质有极大的相对速度与接触面积,产生很大的摩擦力,在克服了水的表面张力后,把水流撕成极细的雾滴,达到雾化的目的。可见,在离心力作用下,液体被展成薄膜,对改善雾化性能起到了很重要的作用。

　　由离心喷嘴理论可看出:

　　(1)雾化角与切向速度有关,这点从公式

　　也可看出。切向速度大时,rO大,φ小,tgθ大;切向速度小时,rO小,φ大,tgθ小。

　　(2)液体在离心力的作用下被展成薄膜,对改善雾化性能起到了重要的作用。因此在满足流量的情况下,液膜薄对雾化有利。

　　图2为6080型离心喷嘴图。

　　实验数据:

　　压力:4kg/cm2,流量:5·8kg/min;雾化角度:70°。

　　2　改　进

　　离心喷嘴理论认为:旋转的液体流向喷口时,遵循动量矩守恒原理,则切线速度将随着半径缩小而增大,反之切线速度随着半径加大而减小。图2在喷嘴出口处倒角,使半径增大而切向速度减小,液膜变厚,液体在空气介质中的相对速度减小,对雾化不利。