La technologie d'atomisation de la buse a un large champ d'application, principalement pour l'atomisation du carburant liquide, respectivement de son mécanisme d'atomisation, de la méthode d'atomisation, de la technologie d'essai du brouillard liquide et de la technologie de simulation numérique de l'atomisation du carburant.
Les techniques d'atomisation couvrent déjà presque tous les domaines industriels, tels que les transports, la production agricole, ainsi que la vie quotidienne des gens, et en plus de la combustion de divers combustibles (gazeux, liquides et solides), les techniques d'atomisation ont également de nombreuses applications dans les industries non incendiaires telles que la granulation catalytique, la transformation des aliments, l'enduction de poudre, la pulvérisation de pesticides, etc.
Doctrine du mécanisme de nébulisation des liquides
Par nébulisation d'un liquide, on entend le processus physique par lequel un liquide devient un brouillard liquide ou une autre petite goutte de brouillard dans un environnement gazeux sous l'effet d'une énergie appliquée. Pour son mécanisme d'atomisation, il existe déjà de nombreuses explications, telles que les perturbations aérodynamiques, les chocs de pression, les perturbations turbulentes, les perturbations atmosphériques, les conditions limites, les mutations, etc.
Castlemanzui a déjà proposé des perturbations aérodynamiques, selon lui, en raison de l'effet de perturbation aérodynamique entre le jet et le gaz environnant, de sorte que la surface du jet crée des fluctuations instables. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, la longueur de surface sur laquelle agit l'onde instable devient de plus en plus courte, jusqu'à l'ordre du micromètre (m), et les jets se dispersent en brouillard.
2. Oscillation de pression dit oscillation de pression est l'observation que l'oscillation de pression du système d'alimentation en liquide a un certain effet sur le processus d'atomisation. On considère ainsi qu'il joue un rôle important pour l'atomisation en fonction de l'oscillation de pression régnant dans le système général d'injection.
Perturbation turbulente dit perturbation turbulente dit que le processus d'atomisation du jet se produit à l'intérieur de la buse, et la turbulence du fluide lui - même peut jouer un rôle important. On a également pensé que la vitesse partielle radiale du fluide à l'intérieur de la tuyère se déplaçant en écoulement turbulent provoquerait une perturbation immédiate à la sortie de la tuyère et donc une nébulisation.
4. La perturbation de l'air dit que la perturbation de l'air dit le contraire de la perturbation de la turbulence, considérant que la perturbation de pression de grande amplitude causée par le phénomène de cavitation dans le système d'injection est la cause de l'atomisation.
5. La mutation de l'état limite dit que la mutation de l'état limite dit que l'état limite du liquide (contrainte interne) est muté à la sortie de la buse; Ou un jet laminaire dépasse pour perdre la contrainte de paroi de la buse, de sorte que la distribution de vitesse à l'intérieur de la section change brusquement et crée une nébulisation.
Les cinq hypothèses de mécanisme de buse ci - dessus sont insuffisantes, voire contradictoires. La plupart des chercheurs, tels que braccofv et al., ont déclaré être favorables aux perturbations aérodynamiques. Cette hypothèse est relativement bien développée et explique mieux la cause de la fragmentation de la Division du jet à faible vitesse, ce qui permet de raisonner sur le jet à grande vitesse, qui peut être la cause fondamentale de l'atomisation. La recherche actuelle sur le mécanisme d'atomisation par injection de carburant à la maison et à l'étranger est menée principalement de deux façons: premièrement, en utilisant des techniques de calcul numérique pour établir plusieurs modèles hypothétiques pour la recherche de modulation numérique; D'autre part, l'utilisation de techniques de test photoélectriques avancées pour capturer les détails du processus d'atomisation afin de soutenir une hypothèse quelconque ou synthétique.
Processus et méthodes d'atomisation
Grâce à l'atomisation, le carburant liquide forme un brouillard liquide de particules minuscules et de taille uniforme pour augmenter la surface de contact entre le carburant liquide et l'air comburant, ce qui favorise l'évaporation, de sorte que le carburant est brûlé de manière adéquate et efficace. Et la combustion plus fine de l'atomisation sera suffisante. Généralement, le processus d'atomisation par pulvérisation du brouillard liquide est divisé en trois étapes: l'une est la phase d'écoulement du liquide à l'intérieur de la buse; II est la phase de division en gouttelettes de brouillard par la colonne liquide après éjection du liquide; Trois est la phase de fragmentation supplémentaire des gouttelettes de brouillard dans le gaz. La deuxième phase est principale et peut être expliquée par des perturbations aérodynamiques.
Il existe également une grande variété de méthodes de nébulisation liquide, les principales représentatives sont la nébulisation mécanique, la nébulisation des médias, la nébulisation par buse spéciale.
1. Atomisation mécanique
L'atomisation mécanique est principalement due au jet à grande vitesse produit par le carburant sous l'effet de la différence de pression pour atomiser le carburant, qui peut à son tour être subdivisé en atomisation directe, centrifuge et rotative.
L'atomisation directe et l'atomisation centrifuge peuvent être collectivement appelées atomisation sous pression. Étant donné que le type d'injection directe dépend principalement de l'injection de carburant pour atteindre le but de l'atomisation, les exigences de pression d'huile sont relativement élevées, et plus le diamètre de l'orifice d'injection est grand et plus l'atomisation est grossière, de sorte que le diamètre de l'orifice d'injection ne peut pas être trop grand et la plage de réglage du débit est relativement petite. L'atomisation centrifuge est l'utilisation de la force centrifuge générée par le dispositif de circulation du liquide à haute pression pour produire un film liquide qui est pulvérisé par l'air cassé. L'atomisation centrifuge fonctionne mieux que l'atomisation directe, mais elle nécessite également une pression d'alimentation en huile plus élevée, de sorte qu'aucune d'entre elles ne convient à l'atomisation de carburant hautement visqueux.
L'atomisation rotative est généralement divisée en deux grandes catégories, le type de corps rotatif et le type de bec rotatif, tandis que la forme du corps rotatif est à son tour divisée en forme de coupelle rotative et de disque rotatif 8. L'atomisation de type tourelle consiste à pulvériser du carburant dans l'extrémité avant d'une tourelle conique, à l'aide d'une tourelle tournant à grande vitesse pour étendre le carburant en un film mince, atomisé par l'action combinée de la « pulvérisation de force centrifuge» et de la « pulvérisation de vitesse». Il est principalement utilisé dans le pays sur les fours industriels et les chaudières. De même, l'atomisation à disque rotatif repose sur un disque tournant à grande vitesse pour atomiser le carburant, il est actuellement principalement utilisé dans le domaine du séchage par atomisation. Le disque de vidange centrifuge utilisé sur le brûleur à flux discontinu de la petite turbine à gaz est typique de l'atomisation à bec rotatif, sa qualité d'atomisation est principalement due à la grande force centrifuge générée par la rotation à grande vitesse agissant sur le carburant collé a * pression équivalente, ce qui rend la vitesse radiale du carburant projeté particulièrement élevée.
2. Nébulisation des médias
L'atomisation du milieu selon le milieu différent peut également être divisée en atomisation à la vapeur, atomisation à l'air, selon le mode d'atomisation différent peut également être divisée en atomisation pneumatique et atomisation à bulles.
L'atomisation pneumatique repose sur une certaine pression de gaz (air comprimé ou vapeur) pour former un flux d'air à grande vitesse, de sorte qu'une vitesse relative élevée est formée entre le gaz et le carburant pour atteindre le but de l'atomisation. L'avantage est qu'il est possible d'obtenir un bon effet d'atomisation à une pression d'alimentation en huile plus faible, qu'il est encore possible d'obtenir une qualité d'atomisation plus élevée lors de l'utilisation d'un carburant à viscosité élevée et que les conditions de fonctionnement peuvent être ajustées sur une large plage.
L'atomisation par bulles est un nouveau type d'atomisation pneumatique proposé par A.H. lefebvre9 au début des années 1980, qui consiste à injecter de l'air comprimé dans le liquide d'une manière appropriée et à faire en sorte que les deux forment un flux biphasique stable dans la Chambre de mélange de la buse, à une distance extrêmement courte de La sortie de la buse en raison de changements drastiques dans la pression différentielle interne et externe de la bulle, ce qui la pousse à se dilater fortement jusqu'à la rupture, brisant ainsi davantage le film liquide enveloppé autour de lui en particules de brouillard liquide plus subtiles. En raison de la faible consommation d'air de l'atomisation à bulles, de la haute qualité de l'atomisation et de l'effet d'atomisation essentiellement pas affecté par le diamètre de sortie, il convient donc de pulvériser des combustibles liquides lourds, résiduels et autres à haute viscosité.
3. Atomisation spéciale de buse
Les buses spéciales utilisent généralement les principes des ultrasons, du champ électromagnétique, de l'action électrostatique et d'autres pour l'atomisation.
L'atomisation ultrasonique est également appelée atomisation oscillatoire ultrasonique, son mécanisme d'atomisation est relativement complexe, les personnes concernées pensent que le principe de l'atomisation ultrasonique est le suivant: le flux de gaz ultrasonique dans la Cavité résonnante produit une onde de pression à haute fréquence, cette onde est transmise à la surface du liquide pour provoquer des vibrations produisant des ultrasons, les pics causés par l'amplitude des vibrations séparent les gouttelettes de la surface et les brisent, avec l'augmentation de la fréquence ultrasonique. Les gouttelettes atomisées sont de plus en plus fines, généralement sous l'effet de la fréquence de vibration des ultrasons peuvent obtenir des gout Parce que les performances d'atomisation des ultrasons sont généralement meilleures que d'autres méthodes d'atomisation, leur diamètre de gouttelette d'atomisation est plus petit (en dessous de 100 m), l'uniformité des gouttelettes de brouillard est également meilleure, l'indice uniforme de distribution de taille est de 2, de sorte qu'il est facile d'obtenir une combustion à faible teneur en oxygène, réduisant ainsi les émissions de polluants azote - oxygène dans les fumées.
L'atomisation électrostatique est principalement appliquée à l'atomisation de peinture. Dans la pulvérisation électrostatique, les gouttelettes de peinture sont divisées en fines particules en raison de l'action d'un champ électrostatique à haute pression, ce qui permet à la peinture d'être atomisée. L'atomisation électrostatique est toujours utilisée en combinaison avec d'autres moyens d'atomisation dans les équipements d'atomisation de peinture.
Dans l'essai d'atomisation liquide, pour l'essai de la population de gouttelettes de brouillard dans le champ d'écoulement, il est nécessaire de mesurer non seulement leur distribution de taille, mais aussi leur distribution spatiale, leur vitesse, etc. Il convient donc d'adopter des méthodes qui n'interfèrent pas avec les champs d'écoulement et de pulvérisation pour mesurer directement les caractéristiques des groupes de gouttelettes de brouillard en mouvement. Parmi les méthodes de mesure non interférométrique d'objets, l'utilisation de zui est largement optique. Avec le développement rapide et l'application généralisée de la technologie laser, microélectronique et informatique, les gens ont développé de nombreuses nouvelles techniques de test optique, telles que la technologie de brouillard holographique laser, la technologie de brouillard par diffusion laser, la technologie de brouillard Doppler à phase laser et d'autres méthodes de mesure sans contact, etc., ont l'avantage de ne pas interférer avec le champ d'écoulement, la résolution temporelle et spatiale élevée, la réalisation de la mesure de pulvérisation en trois dimensions et en temps réel, fournissant des moyens de test puissants pour l'étude approfondie de la buse.