细水雾灭火装置研究汇报PPT学习教案

1、会计学12 2 传统的细水雾发生方法传统的细水雾发生方法撞击式雾化技术原理：使水流冲击金属撞击头然后破碎成小液滴。压力式雾化技术原理：通过将液体加压，使水流从小孔径的喷口高速喷出，水流在非常接近喷口的地方破碎成液滴而形成水雾。一般要大于10Mpa细水雾发生装置概述 第1页/共43页3 3 传统的细水雾发生方法传统的细水雾发生方法双流体式雾化技术原理：将水和气相雾化介质同时从喷口喷出，利用压缩气体对水的剪切作用形成细水雾。水和压缩气体的工作压力在0.3-0.7Mpa之间。气泡雾化技术原理：将少量的雾化气体以气泡的方式在喷出前注入液体中形成两相流，依靠气泡的膨胀破裂形成雾滴。细水雾发生装置概述 第

2、2页/共43页1 喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究_程卫民程卫民2 内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究_安辉安辉3 撞击式喷头的雾化仿真分析撞击式喷头的雾化仿真分析_姚党伟姚党伟4 新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究_朱征朱征5 纯水液压细水雾灭火系统研究纯水液压细水雾灭火系统研究_范明豪范明豪近期阅读的5篇论文第3页/共43页喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究1 解决问题本研究选择压力式雾化喷嘴，利用实验手段，对喷嘴在不同压力下的喷雾雾化粒度分布、喷雾压力与雾化粒径之间的关系等进行了研究。进一步

3、寻求压力式雾化工况参数的优选范围，达到喷雾降尘的良好效果。2 喷嘴喷雾雾化实验示意图第4页/共43页喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究3 喷嘴雾化实验选用Winner313粒度分析仪分别对2.0、1.8、1.5、1.3和1.0mm这5类直径压力式雾化喷嘴在2-10Mpa不同雾化压力下的雾滴粒径分散度进行测定。第5页/共43页喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究3.1 不同喷嘴压力下的雾化粒径分布实验喷嘴12345喷嘴孔径/mm21.81.01.31.5现对孔径为1.5mm的5号喷嘴在5个压力下的雾化粒径实验结果进行分析。如下表喷雾压力/Mpa246810D50/um110.710 107.3

4、44 56.916 58.434 39.312实验所用喷嘴孔径如下表由此可知，当压力增大到8Mpa时，粒径的减小幅度有所减缓。继续增大压力，对喷雾设备的磨损严重，不利于长久使用。第6页/共43页喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究3.2 5种直径喷嘴在不同压力下的雾化粒径参数第7页/共43页喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究（1）在相同位置相同压力下，喷嘴的孔径越小，所形成的雾滴越小。喷嘴在1.0-1.5mm之间的3个喷嘴，雾化粒径在不同压力下的变化基本接近。（2）同一喷嘴在不同压力下，大直径喷嘴的雾化粒径变化不明显，小直径的喷嘴变化明显，因此，喷嘴直径不能过大，否则效果差。由上可知3.3

5、结论井下喷雾水中一般有杂质，孔径不宜过小，以1.5mm左右最佳。最好不大于2mm。8Mpa压力时SMD最好。若继续增大压力至10Mpa，则对喷雾设备磨损加大，不利于长久使用，故喷雾压力选用8Mpa最佳。第8页/共43页1 解决问题本研究主要是为了取得高效的燃料油，通过查资料，做实验寻求双流体雾化喷嘴的优选范围内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究2 内混式喷嘴的结构示意图第9页/共43页3 实验雾化特性的主要影响因素有：气液比、喷嘴前气压、混合腔压力比、喷嘴前油压等工况参数；几何方面的影响因素有气孔直径、气孔数目、气流交角、出口直径、油孔直径等。衡量雾化质量的主要指标有：雾化粒度、雾化均匀度、雾化

6、角和流量密度的分布等。内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究第10页/共43页3.1 确定几何结构的最佳值 内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究雾化平均直径MMD随着气孔直径D的增大而减小第11页/共43页3.1 确定几何结构的最佳值内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究对于一定的气压值,MMD随气孔数n的增加而减小,但随n的增大,逐渐转平,本试验中气孔数n以46个为适宜；第12页/共43页雾化平均直径MMD随气流夹角a增大而先减小,后升高,有一个使MMD最小的最佳值,a的最佳值约为60左右；由雾化平均粒径MMD值可知，油孔直径D的影响较小第13页/共43页由试验结果知，喷口直径D的影响，在3.5左右时

7、且满足临界液压比能发生雾化；第14页/共43页由试验结果，当气液流交角为60,气液质量比在46之间时,喷嘴的雾化效果最好；第15页/共43页内混式双流体渣油雾化喷嘴的实验研究3.2 工况参数实验仅要求供气压力0.4MPa左右,油压在较宽范围内调节(最大至l.IMPa)时均可有良好的雾化细度(SMD50)。第16页/共43页第17页/共43页撞击式喷头的雾化仿真分析1 解决问题针对撞击式雾化喷头，利用仿真软件FLUENT，对喷嘴外部流畅进行模拟仿真，并分析雾化参数对雾化性能的影响。确定压差和喷头孔径的最优值，达到雾化降温的良好效果2 内混式喷嘴的结构示意图第18页/共43页3 仿真结果与分析撞击

8、式喷头的雾化仿真分析撞击式雾化喷头压差一般都在 2 MPa 以内，故模拟了 0.8 MPa、1 MPa、1.2 MPa。选用喷头孔径为0.2 mm、0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm。3.1 雾化形状与液滴速度云图下图为压力在 0.8 MPa 下不同孔径的雾化（雾化形状为空心圆锥形结构）速度云图。第19页/共43页撞击式喷头的雾化仿真分析由图可知，在直径为30 mm 的空气域中，孔径为 0.2 mm 的粒子在水平方向运动减弱程度最小，粒子基本沿原来的水平方向运动，这样可以大大提高雾化区域效果。而其他不同孔径的粒子在水平方向运动减弱明显，特别是 0.8 mm 的孔径，其雾化角度已经相对较小

9、，效果自然也不令人满意。同时，经过仿真分析，在孔径相同，压力变化不大的情形下，粒子雾化区域变化较小，故可忽略其压力变化产生的雾化影响。第20页/共43页3.2 不同孔径平均粒径与压差的关系撞击式喷头的雾化仿真分析由图可知，同一孔径下，压差越大，其平均粒径相对越小；同一压强下，孔径越小，其平均粒径也相对较小。其平均粒子大小基本在 24 m 之间。孔径单位：mm。第21页/共43页撞击式喷头的雾化仿真分析3.3 结果应用ANSYS 内相关软件（Geometry、ICEM-CFD）建模，进行网格划分，利用 FLUENT 软件对撞击式雾化喷头进行仿真计算，得到了喷嘴雾化形状、粒子分布区域等，得到在1.

10、2 MPa下，0.2 mm孔径雾化粒径更小，而在减小压强（如 1 MPa、0.8 MPa），雾化粒径有变大的趋势。第22页/共43页新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究1 解决问题如何在低气压条件下使用这种特殊的喷嘴得到超细雾化液相。并通过实验寻求雾化的最优参数，及探究内部碰撞角的变化规律2 内部碰撞雾化器示意图第23页/共43页3 实验分析新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究本实验通过从喷嘴两侧的两个1/4英寸管提供压缩空气，加压液体则是从雾化器顶部1.3mm深洞送入，孔口直径为2mm（其余参数见表1）。第24页/共43页新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究3.1 雾化特性图2显示索特平均直径随雾化压力的变化规律。

11、可知液滴尺寸也会随着液体压力的增加而增加，结果显示，当雾化压力增大3倍，平均液滴尺寸则减小了13倍。这表明，在高气体压力情况下，雾化影响被加强。在SMD=4m的虚线处，是雾化操作的极限区域。当液体压力和气体压力为别为2.5bar和3.5bar的测试条件下，最低平均液滴尺寸可以降低到4.0m第25页/共43页新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究图3所示，索特平均直径随气液质量比的变化规律。当GLR（气液质量比）从0.02增至0.3时，液滴的SMD从60m单调下降至6.0m。当GLR低于0.14时，液滴平均尺寸小于10m。第26页/共43页新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究3.1 内部碰撞角的影响气体压力为3.

12、0bar，当碰撞角度从47.5升至67.5，则扩张角从36升至50。由于撞击角度的增加，气体速度的水平分量增加，扩张角也增加。 气体压力为3.0bar，当碰撞角从47.5升至67.5，则SMD从28.04m降至18.80m。这意味着，可以通过增加内部碰撞角度达到更好的雾化特性。第27页/共43页新型喷嘴内部碰撞雾化特性研究3.1 结论本文对全新设计并且具有内部碰撞机制的雾化器的雾化特性进行了描述。结果显示，当GLR=0.14，索特平均直径低于10m，在液压和气压为2.5bar和3.5bar的测试条件下，最小平均液滴尺寸小于4.0m。结果也表明，在低压的实验条件下使用本特殊喷嘴，可以得到超细雾化

13、液相。 第28页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究1 解决问题对直射式不加旋芯喷嘴的一些内、外部雾化特性参数进行了MATLAB仿真，通过试验寻求雾化的最优参数（出口压力、出口孔径等）。对改进加旋芯的喷嘴进一步分析。2 喷嘴内部示意图第29页/共43页3 仿真模拟分析直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究一般取圆柱段长度为喷嘴出口直径的2.5一3倍最为合适。为便于加工及仿真比较,选择喷嘴的收缩角a为130、300、600、900,出口圆柱段长度L分别取为0d(无出口圆柱段)、2d、3d、4d。喷嘴部分的水力损失跟喷嘴内部的结构参数有很大的关系,下面针对前文所选的喷嘴形式分别进行计算

14、,计算初始条件为:出口直径d=1.5mm,出口喷雾压力14Mpa,流量16L/min。3.1 喷嘴结构参数对射流压力、出口速度的影响第30页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究出口圆柱段l/d越长,喷雾压力越小(即喷嘴段的压力损失越大)出口喷雾压力随着收缩角a从00开始增大而增大,到约130以后,则开始随着a的增大而减小。经过喷嘴时的出射压力比泵出口喷雾压力减少了1一2.5MPa。第31页/共43页射流出口速度u0随着l/d的增大而减小;随收缩角a从00开始增大而增大,到约130以后,则随着a的增大而减小。a和l/d对u0的影响变化从162m/s到142m/s,其变化幅度约为12%

15、。即在此压力下,喷嘴结构对射流出口速度有影响,但不是很大。直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究第32页/共43页3.2 喷嘴雾化压力对SMD的影响直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究由图可知 出口喷雾压力对SMD的影响极大,SMD随着出口喷雾压力的升高而呈接近倒数关系降低。当出口喷雾压力升高到约6MPa时,SMD己小于400um:在8一9Mpa之后,SMD的减小幅度已较小,其值为230um一120um;在14Mpa之后,SMD基本稳定在120um左右,己经达到超细水雾的要求。所以,根据实际要求不必要再盲目追求更高的压力。基本上取9MPa己能够满足细水雾的雾化要求。第33页/共43页直射式高

16、压高效喷嘴的设计仿真与试验研究3.3 喷嘴出口直径对SMD的影响在出口喷雾压力14MPa、系统流量16L/min的情况下,不改变喷嘴内部结构,仅改变喷嘴出口直径,可得随着喷嘴出口直径的增加,液滴SMD变大。第34页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究3.3 喷嘴结构对SMD的影响在出口喷雾压力14MPa、系统流量16L/min及喷嘴出口直径为1.5mm的情况下,改变喷嘴内部结构,使收缩角分别为130、300、600、900,出口圆柱段长度l/d分别为l、2、3、4SMD直径随着l/d的增大而变大,与收缩角对SMD的影响相比,出口圆柱段长度l与喷嘴出口直径d的比值对SMD的影响更大。

17、为了获取较小的SMD,应该选取较小的l/d。第35页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究由前述可知在出口喷雾压力为9MPa时,即能基本满足雾化的要求,故取出口喷雾压力为9MPa,系统流量为16L/min时,再来分析一下此时的情况由图可知l/d越大SMD越大,雾化质量越差;随着a的增加到约13。时,SMD先衰减到波谷,又逐渐上升。SNID总体上从360um变化到220um,变化幅度约为45%,但SMD均能满足小于400um的要求。即a和l/d对SMD并不是最重要的影响因素。第36页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究联合前面出口喷雾压力对SMD的影响,可得出:出口喷雾压力

18、和喷嘴出口直径是影响雾滴SMD的两个最关键因素。而收缩角a和出口圆柱段长度l/d对SMD有影响,但并不是最重要的影响因素。3.4 直射式喷嘴初步试验试制了收缩角a=130、300、600、900,长径比l/d为0、2、3、4的喷嘴共16个,分别在工作压力为3、5、7、9、11MPa下实测。第37页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究第38页/共43页直射式高压高效喷嘴的设计仿真与试验研究3.5 结论测量结果同时表明喷嘴内部结构以l/d=2,a=300一600时的雾化效果为佳。同时,计算喷嘴外部雾化特性参数时,也可看出雾化锥角约在120左右,这也符合前文推导的结果。相同喷嘴出口直径下,出口喷雾压力越大,SMD越小,目测即可看出。当出口喷雾压力高于9MaP后,SMD变化不明显,故以8一9MPa为本型喷嘴的最低稳定出口喷雾压力。第39页/共43页建模所需的数学软件工具MATLAB：绘图功能：绘图功能