液体射流内部气泡对黏性流体气流式雾化的影响
2021-07-26吴兆伟吴欣洁刘海峰蔡小舒
华东理工大学学报(自然科学版) 2021年4期
吴兆伟, 赵 辉, 吴欣洁, 刘海峰, 周 骛, 蔡小舒
(1. 华东理工大学洁净煤技术研究所,上海煤气化工程技术研究中心,上海 200237;2. 上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093)
液体雾化广泛应用于能源、化工、航空航天以及交通运输等领域[1-4]。气流式雾化通过气液之间的相互作用,将高速气体的能量传递给低速液体从而实现液体射流的破裂和雾化。随着科技和社会的发展,节能减排已经成为社会共识,同轴双通道雾化喷嘴由于其结构简单,在较低的射流压力下能实现较好的雾化和气液混合效果,并能减小副产物的生成和污染物的排放,因而一直受到工业界和科学界的青睐[3,5]。
流体气流式雾化的过程和机理比较复杂,很多因素如喷嘴结构[6]、气液性质[7-8]、气液质量流量比[9]、气液速度[10]等都会对雾化的最终结果产生影响。在众多气流式雾化应用场景中,液体黏度的影响不可忽略。Chen 等[11]利用响应面方法研究了气液射流压力和液体黏度对雾化液滴直径的影响,发现黏度的影响仅次于液体射流压力。Shen 等[12]通过线性稳定性分析了气流式雾化过程,发现液体黏度对雾化存在双重影响。Aliseda 等[13]在Joseph 等[14]的通用色散关系式的基础上,将Varga 等[15]的瑞利-泰勒模型拓展到黏性和非牛顿流体,得到了雾化液滴直径、韦伯数 (We) 以及昂色格数 (Oh) 之间的关系。
雾化效果会显著影响后续化学反应或者燃烧的进行,因此对气流式雾化效果进行表征非常重要。常见的雾化表征参数很多,有射流断裂长度[16]、雾化角[3]、液滴直径[17]等。……
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