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气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性的实验研究
摘要
本文研究了气动旋流雾化原油喷嘴雾化特性。通过建立实验装置，进行了一系列针对不同工况参数的实验研究，分析了不同参数下雾化效果的变化。结果表明，在一定工况范围内，带入气体的压力、喷嘴和收集器的结构、原油流量等因素均会对雾化效果产生影响。通过对实验数据的统计和分析，在此基础上提出了优化设计建议，可为实际应用提供参考。
关键词：气动旋流雾化、原油喷嘴、雾化特性、实验研究、优化设计。
Abstract
Thispaperinvestigatestheatomizationcharacteristicsofaerodynamicswirlingatomizationnozzleforcrudeoil.Aseriesofexperimentswereconductedunderdifferentoperatingconditionstoanalyzethechangesinatomizationeffectwithdifferentparameters.Theresultsshowthatthepressureoftheinletgas,thestructureofthenozzleandthecollector,andthecrudeoilflowrateallhaveanimpactontheatomizationeffectwithinacertainoperatingrange.Bystatisticallyanalyzingtheexperimentaldata,weproposeoptimizationdesignrecommendations,whichcanprovidereferenceforpracticalapplications.
Keywords:Aerodynamicswirlingatomization,crudeoilnozzle,atomizationcharacteristics,experimentalresearch,optimizationdesign.
引言
喷雾技术是一种重要的物质转移和反应过程，广泛应用于化工、石化、环保等领域。在上述领域中，原油是一种广泛应用的物质，其喷雾技术的应用也十分普遍。传统的喷雾技术主要是使用压缩空气、液体泵等原理实现的，但是这种方法存在喷雾均匀性差、能耗高等问题。为了解决这些问题，气动旋流雾化技术被广泛研究和应用。
气动旋流雾化技术是一种以空气为喷雾介质的新型喷雾技术，在原油喷雾领域中应用前景广阔。然而，在实际应用中，气动旋流雾化喷嘴的设计和优化仍然是难点。本文旨在通过实验研究，探究气动旋流雾化原油喷嘴的雾化特性，为优化设计提供理论依据。
实验装置与方法
实验装置
实验中，设计并建立了气动旋流雾化原油喷嘴的实验装置，如图1所示。
（图1实验装置）
该装置主要由原油罐、气缸、气源、气测仪表、喷嘴模块、收集器和数据采集系统组成。其中，喷嘴模块包括喷嘴本体和气动旋流雾化装置，收集器为圆柱形，为方便观察收集器内部情况，其材质为透明塑料，同时在上部设置了进气孔。
实验方法
根据实验要求，首先将原油倒入原油罐中，经过过滤装置后进入喷嘴。在实验中，需要调节不同参数，包括：气源气压、喷嘴结构、原油进口流量等，以研究不同参数下的雾化效果变化。实验过程中，通过压力传感器测量气源气压，同时收集器内的雾滴粒径和浓度等参数也被记录下来。进行实验时，需注意保持喷嘴和收集器的距离、保证喷嘴喷出口的位置不变等实验条件的稳定性。
结果与分析
实验效果可通过收集器内收集到的雾滴数量、平均粒径等指标进行衡量。收集器内收集到的雾滴粒径以数量和占比的形式表示，如图2所示。
（图2收集器内雾滴粒径分布）
在不同参数下，雾滴粒径分布、雾滴数量、喷雾均匀度等都有明显的差异。通过分析实验数据，可得出以下结论：
（1）气源气压影响雾化效果显著。气源气压提高，原油被带入气流的速度加快，雾化效果也相应提高。但当气源气压过高时，过多的气体流过喷嘴，反而会降低喷雾均匀度。因此，在实际应用中，气源气压应根据具体参数进行运用。
（2）喷嘴内部结构影响雾化效果。气动旋流雾化喷嘴的内部结构决定了喷雾均匀性，进口处的结构对喷雾效果影响较大。在喷嘴进口处设置合理的障碍物，可有效减少喷雾效果的变化。
（3）原油的流量对雾化效果影响较大。在实验中，原油流量的设置需根据喷嘴能够承受的最大流量和实际需要进行调节。
优化设计建议
在实验过程中，针对不同参数，我们提出了以下建议：
（1）在实际应用中，应对气源气压进行合理的控制，避免过高或过低的气源气压对雾化效果的影响。
（2）对气动旋流雾化喷嘴的结构和内部构件进行优化设计。在喷嘴进口处设置合理的障碍物，以提高喷雾均匀性。
（3）在使用气动旋流雾化喷嘴时