压力式喷嘴雾化特性实验研究及喷雾干燥热质传递特性数值模拟

建立了雾化实验装置,以甘油-水混合液为介质,研究了一种压力式喷嘴的雾化特性。采用出流孔径为0.8mm、1.2mm和1.6mm的压力式喷嘴在0.5～7.5MPa压力下进行雾化,用简便的检测方法,得出了雾化压力、料液粘度和喷嘴孔径对喷嘴流量、流量系数、雾化角、雾滴Sauter直径和雾锥径向流量分布等参数的影响。实验结果表明,雾化压力和喷嘴孔径对雾化特性具有显著影响。实验用喷嘴雾锥呈实心分布,且随压力增大,这种分布越明显。喷嘴流量系数受喷嘴孔径影响,并与雾化压力有微弱关系。本文设计的实验数据检测方法可以满足分析需要,实验结果可为这类压力式喷嘴工程应用提供参考依据。 为探讨干燥器内流体流动和喷雾干燥传热传质特性,建立了喷雾干燥过程传递微分方程组,用k ?ε湍流模型模拟气相流场,用颗粒轨道模型描述雾滴群运动。考虑雾滴与气相间的相互作用,在方程中引入雾滴和气相间作用源项,采用SIMPLE算法求解差分方程,用PSI-Cell算法计算离散相与气流间的耦合作用,得到了气相速度场、温度场和湿度分布以及颗粒运动轨迹和颗粒干燥时间等参数的收敛解。模拟结果表明,本文所建立数学模型可以用来描述喷雾干燥过程颗粒运动、气相湍动和空气湿度等流场信息,并能显示雾滴干燥特性。 建立了喷雾干燥热态实验装置,干燥质量分数为75%的NaCl水溶液,得到了干燥器出口气体温度。热态实验结果与数值模拟结果吻合较好。本文建立的喷雾干燥数学模型能满足工程需要,可为喷雾干燥器设计和优化提供参考依据。