本发明专利技术公开一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴及雾化方法，装置包括圆柱形的壳体；壳体第一端设置有进液口，壳体第二端端设置有气旋流出口；壳体侧壁中部开设有进气口，进液口处设置有渐缩式内流道，渐缩式内流道连通进液口与泡状流出口，渐缩式内流道的扩散段的侧壁上开设曝气孔，外侧设置有磁化腔，磁化腔中设置磁化环；磁化腔外侧与曝气孔段的外侧设置有空气腔，空气腔连通进气口与气旋流出口，曝气孔连通空气腔与渐缩式内流道；泡状流出口与气旋流出口相连通；空气腔内沿周向均匀设置旋流通道；缩小了放置于喷嘴进液口的前级磁化器体积，磁化距离更短，有更灵活的应用场景以及更好的物化效果，降低了气相辅助雾化条件和成本。
【技术实现步骤摘要】
一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴及雾化方法
本专利技术属于气液两相流雾化
，具体涉及一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴雾化方法。
技术介绍
雾化技术作为一种高效的液体破碎技术，已经广泛应用于各种领域。例如，医疗过程中广泛使用雾化治疗仪，产生易于吸收的药物颗粒；矿场采用降尘喷雾技术，减少对工人危害极大的空气颗粒物；人工降温过程中使用喷雾技术，较空调降温速度更快，范围更大。雾化技术主要依托于雾化喷嘴的设计，雾化喷嘴的优劣很大程度上决定了雾化技术的先进性。对于气相辅助雾化喷嘴来说，现阶段常用的雾化喷嘴主要包括气泡雾化喷嘴和气动雾化喷嘴。其中，气泡雾化喷嘴是通过向高压液体中通入高压气体，混合后从喷口喷出实现雾化，对气压要求很高；气动雾化喷嘴则是通过携带较高动能的气流剪切液体，历经液膜-液丝-液滴的过程实现雾化，耗气量较大。磁化是指介质在受到磁场的作用时，由于材料中磁矩排列取向趋于一致而呈现出一定磁性的现象。纯水本身为抗磁性电介质，但近年的研究表明，水体磁化后具有诸如磁记忆效应、磁饱和效应等顺磁性特征。水分子常温下以氢键互相连接，存在大量水分子缔合体，其氢原子在不同水分子之间传递将形成质子电流，表现为水体可以被磁化。根据形成最多氢键原理，磁化后游离氢键结合能力增加，导致水分子缔合体增大，具体表现为水体通过垂直于流向的磁场后，其表面张力、动力粘度均减小，更有利于水体的雾化过程。针对现有气相雾化喷嘴，气泡雾化喷嘴气压较高，气动雾化喷嘴耗气量较大，均不能实现低代价的高效雾化。而现有的磁化设备体积较大，成本较高，不能实现大规模的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，在现有技术的基础上进行改进，虽然气液质量比略有增加，但是一方面缩小了整体体积，缩小了放置于喷嘴进液口的前级磁化器体积，并将其镶嵌于壳体内部，由于磁化器距离喷嘴距离越长，水体消磁效果越明显，表面张力越大，所以本专利技术与上一代磁化器相比，磁化距离更短，有更灵活的应用场景以及更好的物化效果，降低了气相辅助雾化所需的条件和成本。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，包括圆柱形的壳体；壳体第一端设置有进液口，壳体第二端端设置有气旋流出口；壳体侧壁中部开设有进气口，进液口处设置有渐缩式内流道，渐缩式内流道一端与进液口相连，另一端设置有泡状流出口，渐缩式内流道的扩散段的侧壁上开设曝气孔，渐缩式内流道外侧设置有磁化腔，磁化腔中设置磁化环；磁化腔外侧与曝气孔段的外侧设置有空气腔，空气腔一端与进气口相连，另一端与气旋流出口相连通，曝气孔一端与空气腔相连通，另一端与渐缩式内流道相连通；泡状流出口与气旋流出口相连通；磁化环包括8个磁瓦，8个磁瓦组成一套环状海尔贝克磁化阵列；空气腔内沿周向均匀设置若干旋流通道。气旋流出口位于渐缩式内流道的中轴线上。空气腔到气旋流出口为渐缩式通道。空气腔内沿周向均匀设置多个旋流片形成旋流通道，单个旋流片旋流角度为40°到60°。磁化环中有效磁场的长度大于10mm；磁场垂直于水流方向，且强度为170～200mT。泡状流出口和气旋流出口之间沿轴向距离为15.3mm，磁化环的气隙直径为7mm；进液口内径为16mm，进气口内径为6mm，减缩式内流道由直径16mm渐缩为直径8mm，曝气孔共14组，每组3个，曝气孔直径为0.7mm，泡状流出口共4个，泡状流出口3半径为1mm。进气口沿壳体周向均匀两个，曝气孔沿渐缩式内流道壁上开设多组，每组多个曝气孔。渐缩式内流道采用文丘里式管道，文丘里式管道的喉部与壳体的进液口处密封连接。一种基于本专利技术所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴的雾化方法，包括以下步骤：压缩气体通入气相辅助雾化喷嘴的进气口，一部分气体通过曝气孔进入渐缩式内流道，另一部分气体通过旋流片作用，以气旋流形式从气旋流出口喷出；水通入气相辅助雾化喷嘴的进液口，水流通过渐缩式内流道的渐缩结构增加流速，减小压强，同时受到磁化环的作用完成磁化，从进气口通入的气体经曝气孔以气泡形式混入水流，形成泡状两相流；所述泡状两相流通过泡状流出口喷出，实现液体的第一次破碎；破碎后的液滴经气旋流出口喷出的高速旋流气体冲击，完成剪切动作，实现二次破碎。磁化环水流速度恒定为1.2m/s，磁化环的位置距离气旋流出口10mm，距离最佳雾化距离100mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过曝气孔将气体压入液流道，并在与水体充分混合形成泡状流后通过出口孔喷出，通过喷嘴液流道与大气的压力差实现第一次雾化；之后充分破碎的液膜-液丝混合物被气旋流出口处喷出的高速旋流气体剪切，实现第二次雾化；此外，在喷嘴壳体内镶嵌磁化环，直接磁化即将喷出的泡状流，有效缩短了常规磁化设备所需的磁化长度，减小了设备体积；采用海尔贝克磁化阵列结构，减少漏磁，加强内部磁场；本专利技术所述喷嘴所需气动气压较低，仅为80kPa，耗气量较小，气液质量比仅为1.0，气相条件易于满足，适合于大范围的普及和推广；其需求磁化距离较短，有效减小了磁化结构体积，增强了使用的灵活性，且几乎不受工作环境的电磁设备影响，效果稳定；本专利技术所述喷嘴的相较于现有喷嘴的优势在于，体积更小，应用场合更广，应用在冷却装置中可降低喷嘴对冷却装置流场结构的影响；在矿井除尘应用中，喷雾除尘设备占地更小，优势明显；与传统的雾化喷嘴相比，本专利技术所述喷嘴雾化粒径更小，所需气动气压更低。大幅降低传统气泡雾化喷嘴产生喷雾在时空上的不均匀性。本专利技术所述方法能实现均匀、微细、高效的雾化，同时，所述方法控制参数少，雾化过程简单可靠、有助于降低雾化过程的整体成本，能用于多种气相辅助雾化场合。附图说明图1是本专利技术内置磁化装置的气象辅助雾化喷嘴结构示意图。图2是本专利技术内置磁化装置的气象辅助雾化喷嘴结构剖视示意图。图中，1为渐缩式内流道，2为曝气孔，3为泡状流出口，4为气旋流出口，5为渐缩气道，6为磁化环，7为旋流片，8为进气口，9为进液口。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参见图1和图2，内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴为气泡雾化喷嘴、气动雾化喷嘴或气泡雾化与气动雾化结合喷嘴，包括圆柱形的壳体、进液口9、渐缩式内流道1、进气口8、曝气孔2、磁化装置2及磁化环6、旋流片7、渐缩气道5、泡状流出口3以及气旋流出口4。其中，壳体上一端设置有进液口9，另外一端设置有气旋流出口4；壳体内部镶嵌磁化环6组成的磁化装置2；壳体侧壁中部开设有若干进气口8，壳体内设置有渐缩式内流道1，渐缩式内流道1一端与进液口9相连，另一端设置有若干泡状流出口3，渐缩式内流道1包括相连的入口段、收缩段和扩散段，渐缩式内流道1的扩散段的侧壁上开设有若干曝气孔2，渐缩式内流道1外侧设置有空气腔，空气腔为渐缩式进气道。空气腔一端与进气口8相连，另一端与气旋流出口4相连通，曝气孔2一端与空气腔相连通，另一端与渐缩式内流道1相连通；泡状本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，包括圆柱形的壳体；壳体第一端设置有进液口(9)，壳体第二端端设置有气旋流出口(4)；壳体侧壁中部开设有进气口(8)，进液口(9)处设置有渐缩式内流道(1)，渐缩式内流道(1)一端与进液口(9)相连，另一端设置有泡状流出口(3)，渐缩式内流道(1)的扩散段的侧壁上开设曝气孔(2)，渐缩式内流道(1)外侧设置有磁化腔，磁化腔中设置磁化环(6)；磁化腔外侧与曝气孔(2)段的外侧设置有空气腔，空气腔一端与进气口(8)相连，另一端与气旋流出口(4)相连通，曝气孔(2)一端与空气腔相连通，另一端与渐缩式内流道(1)相连通；泡状流出口(3)与气旋流出口(4)相连通；磁化环(6)包括8个磁瓦，8个磁瓦组成一套环状海尔贝克磁化阵列；空气腔内沿周向均匀设置若干旋流通道。/n
【技术特征摘要】
1.一种内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，包括圆柱形的壳体；壳体第一端设置有进液口(9)，壳体第二端端设置有气旋流出口(4)；壳体侧壁中部开设有进气口(8)，进液口(9)处设置有渐缩式内流道(1)，渐缩式内流道(1)一端与进液口(9)相连，另一端设置有泡状流出口(3)，渐缩式内流道(1)的扩散段的侧壁上开设曝气孔(2)，渐缩式内流道(1)外侧设置有磁化腔，磁化腔中设置磁化环(6)；磁化腔外侧与曝气孔(2)段的外侧设置有空气腔，空气腔一端与进气口(8)相连，另一端与气旋流出口(4)相连通，曝气孔(2)一端与空气腔相连通，另一端与渐缩式内流道(1)相连通；泡状流出口(3)与气旋流出口(4)相连通；磁化环(6)包括8个磁瓦，8个磁瓦组成一套环状海尔贝克磁化阵列；空气腔内沿周向均匀设置若干旋流通道。
2.根据权利要求1所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，气旋流出口(4)位于渐缩式内流道(1)的中轴线上。
3.根据权利要求1所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，空气腔到气旋流出口(4)为渐缩式通道。
4.根据权利要求1所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，空气腔内沿周向均匀设置多个旋流片(7)形成旋流通道，单个旋流片(7)旋流角度为40°到60°。
5.根据权利要求1所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，磁化环中有效磁场的长度大于10mm；磁场垂直于水流方向，且强度为170～200mT。
6.根据权利要求1所述的内置磁化结构的气相辅助雾化喷嘴，其特征在于，泡状流出口(3)和气旋流出口(4)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩齐，薛方晨，任文涵，钱疏桐，来子湉，白博峰，骆政园，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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