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雾化喷嘴被广泛应用于燃料燃烧、消防喷淋、制药、食品加工、造纸等领域,而不同领域中对喷嘴雾化性能的需求也不同。实心锥喷嘴主要用于化工喷雾式反应设备中,其雾化性能直接影响到反应效率。论文针对几种不同类型结构的雾化喷嘴进行实验研究和数值模拟,其主要研究工作及成果如下: 1)对几种典型的压力旋流式实心锥雾化喷嘴(离心压力喷嘴、螺旋槽式喷嘴、实心X型喷嘴)的结构进行分析,推导出实心锥喷雾的流量特性方程,并提出相应的雾滴尺寸计算公式。 2)利用激光粒度分析仪和高速摄像机对四种实心锥喷嘴的雾化性能进行测试,得到各喷嘴的喷射压力、雾化锥角、雾滴尺寸分布等性能随流量的变化规律。同时结合实验数据,对各喷嘴理论分析中的计算公式进行参数拟合。 3)利用CFX软件对四种喷嘴的内部流场进行数值模拟,得到各喷嘴的流线图和出口速度分布状态,模拟结果与实验数据吻合良好,表明数值计算模型较为合理,对实心锥喷嘴的优化设计具有指导意义。 4)结合外循环喷雾式反应器的工艺参数,将离心压力喷嘴、螺旋槽式喷嘴和实心X型喷嘴的雾化特性进行对比,为该类反应器中实心锥雾化喷嘴的设计选型提供依据。 综合比较实验和数值分析结果,螺旋槽式喷嘴的雾化性能最佳,具备低压差、大流量、雾滴粒度小且分布均匀等特点,其雾化特性能够较好的适用于外循环喷雾式反应器。