引射雾化喷嘴螺旋导水芯孔径的确定

　　引言

　　引射雾化喷嘴是在螺旋导水芯雾化喷嘴基础上发展起来的二次雾化型喷嘴。引射喷嘴结构见图1,由带引射风罩的喷嘴外壳与双头(三头)螺旋导水芯组成。导水芯有直通孔,当压力水通过导水芯时,形成3股(4股)水流。其中2股(3股)沿螺旋沟槽螺旋前进,另一股沿中心直线前进,3股(4股)水在喷嘴出口处汇合,在出口处形成实心圆锥形水雾,这是水的第一次雾化。水雾经过喷嘴引射罩时以一定锥角形成密封区,水雾将喷嘴喷出的空气带走,形成负压,从引射罩的6个通孔中吸入喷嘴周围的空气,形成引射风流。高速水滴雾流与低速引射风流混合形成复合涡流运动,从而完成对水雾的二次雾化,提高了雾化质量^[1]。

　　引射喷嘴中的螺旋导水芯是决定喷嘴性能的关键部件,它的中间直孔孔径直接影响喷嘴的雾化效能。目前螺旋导水芯中间孔径只能凭经验确定,缺乏理论根据[2],有很大的不确定性,关于这方面研究也未见报道。本文通过对流体经过螺旋导水芯的流动机理进行分析,利用阿勃拉莫维奇(Aσpaмович)的最大流量理论和射流理论,得出确定引射喷嘴螺旋导水芯中间孔径的方法。

　　1 理论分析

　　流体进入导水芯中间一般作直线运动,其余各股沿导水芯槽作螺旋运动。因为导水槽孔很小,可以把流体质点运动看成沿流线运动,这样流体在螺旋导水槽中运动可以忽略径向速度,认为导水槽中流体运动的速度为轴向速度与绕导水芯圆柱周向速度之和。这样可以认为流体经过导水芯的运动机理与离心式喷嘴的流体运动机理是相同的。由此可以将经过喷嘴导水芯的流体形成的螺旋流与直线流看成并联水流,即引射喷嘴内的流动效应与一个离心式喷嘴和一个圆直孔喷嘴合成的效应相同。因此引射喷嘴可以看成是由一个实心螺旋导水槽组成的离心喷嘴与一个圆柱形喷嘴组合成的并联喷嘴,喷嘴出口面积由经过螺旋导水槽和导水芯圆直孔的两股水流所占据。如果忽略流体的粘性,假设流体为不可压缩的定常流,两股水流在喷嘴出口处不发生干涉和重叠,并且喷嘴出口面积全部由两股水流所占据,则流体质点在螺旋导水槽的运动轨迹与流体质点在离心喷嘴的运动轨迹基本相同,在螺旋导水槽中的水流相当于经离心喷嘴流动一样。则根据阿勃拉莫维奇的最大流量理论可知[3,4],螺旋导水槽中的水流在喷嘴出口处所占的面积为

　　A1=εA                                                                                                             (1)