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霧化噴嘴在燃燒工程領域、化學工業以及航空航天領域中被大量的使用，而在化學工業應用中對噴嘴的需求最為頻繁。比如常用的噴霧干燥器中就應用了空氣霧化噴嘴、直射式噴嘴以及離心機械霧化噴嘴，其中以空氣霧化噴嘴應用最為廣泛。
一直以來，不論是燃燒工程還是化學工業應用的霧化噴嘴大多數以大流量噴嘴為主，工作于粗的霧化粒度條件下。而對于最近正在研制的新型表面改性機械設備而言，卻需要霧化牲度小于10微米并以精細狀態噴出。
無論是常裕公司還是國外企業，在精細空氣霧化噴嘴的設計上，還是以經驗、試驗為主。理論上，運用超音速氣流霧化是實現精細霧化噴嘴的理想方法，但迄今為止，這類噴嘴尚無一套科學的理論計算方法。下面我們采用內混式空氣霧化噴嘴和三流路氣一液一氣臨界空氣霧化噴嘴進行精細霧化噴嘴的實驗。內混式空氣霧化噴嘴內流路為液路，外流路為音速霧化氣路，三流路氣一液一氣臨界空氣霧化噴嘴中間流路為液路，內流路為一次亞音速氣路，外流路為超音速二次霧化氣路。
精細霧化噴嘴實驗裝置與實驗原理
精細霧化噴嘴實驗系統分為水路、氣路、噴嘴實驗槍體、液霧測試系統4部分。霧化的粒度分布用2200型馬爾文激光粒度儀測定，對粒度分布采用R一尺分布，當采用尺一只分布時，計算機可以將原始數據擬臺，直接給出分布方程中的X和N兩個參數。實驗系統在進行內混式空氣霧化噴嘴實驗時，只開外氣路和液路在進行三流路臨界空氣霧化噴嘴實驗時，內外氣路及液路同時參與工作。
精細霧化噴嘴實驗過程
內混式空氣霧化噴嘴實驗
根據現有的資料分析，對空氣霧化噴嘴而言，影響霧化細度的主要因素是氣流速度。因此，本實驗主要從氣孔直徑、氣孔數目、氣液比、氣壓4個方面進行實驗分析。實驗條件：噴嘴出口直徑2.5mm，噴嘴液孔直徑1.0mm，氣液交角60度噴液量30kg/h。
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編號
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影響因素
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結果分析
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1
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氣孔直徑對霧化的影響 | 在噴嘴其它幾何因素（氣孔個數均為4）不變時，在相同的工況條件下，噴嘴霧化細度隨氣孔直徑的增大而減小。在氣液比為0.4，氣壓為0.5MPa時，其霧化細度均已在10微米以下，表明此時出口速度已達音速，混合腔壓力也已逐漸達到并超過臨界壓力比。 |
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2
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氣孔數目對霧化的影響 | 噴嘴霧化細度MMD隨氣孔個數的增多而藏小。當氣孔數大干6時，霧化細度減小趨勢變緩。當氣孔數在4～6之間時，平均霧化細度MMD基本上在10微米以下，表明此時再增加混合腔內氣流與液流接觸面積，對霧化細度MMD已不再起主要作用，混臺腔內壓力已達臨界值，MMD下降趨勢變緩。 |
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3
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氣壓對霧化的影響 | 當氣壓由0.2MPa增至0.5MPa時，MMD由25微米下降至7微米左右；當氣壓值繼續增加，超過0.5MPa后，曲線變平緩，此時再增加氣體壓力也不會使霧化進一步變細．表明此時噴嘴出已達音速，在這種狀態下，高速氣流的出口速度對霧化起決定性的像用，此時氣液比的變化對MMD影響不大。 |
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4
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氣液比對霧化的影響 | MMD隨氣液比的增大而減小，當氣液比增至0．4后，繼續增大氣液比．其霧化細度沒有明顯的變化，而且在相同氣液比下，液壓值的變化對霧化沒有明顯的影響，影響霧化質量的主要因素是氣流速度。在一定氣液比（Wa/Wf>O.3）下，霧化細度均能達到10微米下。根據實驗，霧化細度MMD隨液孔直徑變化不大；在噴嘴達臨界值后，MMD隨液壓幾乎沒有變化。 |
小結
1、內混式空氣霧化噴嘴的霧化細度隨氣孔直徑的增大而減??；隨氣孔個數的增多而減小，但氣孔個數的增加有一適宜值，對不同噴嘴而言不同。本噴嘴舶氣孔個數在4～6范圍為宜。
2、內混式空氣霧化噴嘴的MMD隨氣液比、氣壓的增加而減小，但氣液比、氣壓的增加有一極限值，此時混合腔壓力選臨界值．氣流出口速度選音速，曲線變平緩，再增加氣液比、氣壓值已無意義。
三流路臨界空氣霧化噴嘴實驗
在液路、內氣路、外氣路分別設置旋流器，旋流器的旋角分別為35度、45度、55度，旋向分左旋和右旋兩種。實驗條件：噴嘴內氣路噴口孔直徑3mm，液路噴口直徑5mm，噴液量50kg/h。
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編號
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影響因素
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結果分析
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1
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內氣路旋向、旋角幾何因素對霧化的影響 | 在內、外氣路共同工作時，內氣路氣流旋向對霧化細度的影響與液體旋角和外氣路氣流旋角有關。同樣在液流小旋角（35度）時，外路氣流旋角大（55度），內路氣流逆旋的霧化效果好；外路氣流旋角?。?5度），內氣流逆旋的霧化效果比順旋的效果好。同樣在液流大旋角（55度）的情況下，內路氣流旋向對霧化細度的影響基本上不受外路氣流旋角的限制，即無論外路旋角大小如何，內氣路逆旋的霧化效果比順旋的要好。 |
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2
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外氣路旋向、旋角對霧化的影響 | 在內、外氣路流量比較小時，外氣流旋向、旋角對霧化的影響比較明顯。外氣路旋角大（55度）的情況比旋角小時（35度）霧化效果好；外氣流與水路同旋向時霧化性能比反旋向時要好。從實驗結果中發現，液路旋流器大旋角（55度）時比小旋角（35度）時霧化效果要好一些。在不同的液路旋角下，MMD曲線變化不多，隨氣液比增大，四條曲線幾乎重臺，說明旋角大小，對最終霧化影響并不顯著，與內、外空氣流路旋角對霧化的影響相比居次要地位。對空氣霧化噴嘴而言，提高噴嘴霧化性能的關鍵在子空氣流路。 |
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3
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內、外氣路共同工作時，內外氣量分配對霧化的影響 | 內氣路與外氣路流量之比分為5種方式：4：0、3：1、2；2、l：3、0：4。噴嘴在外氣路加空氣旋流器的情況下，只要在有內氣路工作時候，內氣流量越大，霧化效果越好，極限攮提-g只開內氣路，霧化救果最佳。而氣路分配的空氣流量越多，霧化質量越惡化。實驗中發現，在無內氣路工作，只開外氣路時，霧化還是有相當韻質量。這實際上襲明．內氣路經常起著霧化的承擔者，而外氣路反而顯得多余，只起到擴大液霧錐角的作用。實驗中還發現．在外氣路不裝空氣旋流器的情況下，雖然外氣路的霧化作用仍然次于內氣路，但霧化質量卻好得多。此時，由于氣流不旋轉流動，措超音通道射出，呈倒錐狀與一次霧化粗液霧相交，由于這種空間相交方式較直接，相對于內外氣路匹配關系不好的外路加旋的噴嘴形式來說．外氣路對次初液霧的霧化作用要大，因此霧化效果比較理想。實際上，外氣錐能否與內氣霧化形成的初始液霧有救地匹配便成為霧化的關鍵。從實驗中可知，對本噴嘴而言，在調節內外氣路氣量及氣液比，在一定的液壓及氣壓條件下，能使霧化細度小于10微米，完全能滿足精細霧化的要求。 |
小結
1、三流路臨界空氣霧化噴嘴在內外氣路共同工作時，由于受多種因素時影響，其霧化規律較復雜，并不存在某種單一的變化規律。但在內氣路單獨工作時，其MMD隨氣流速度增大而減?。珰饬魉俣冗_一定程度時，霧化細度曲線變化趨于平緩，此時內氣流量和速度是影響霧化的主要因素。
2、三流路臨界空氣霧化噴嘴在外氣路單獨工作時，氣路與液路旋向相反，霧化效果好；液體旋角在一定范圍內對霧化細度影響不明顯。
精細霧化噴嘴實驗結論
內混式空氣霧化噴嘴與三流路臨界空氣霧化噴嘴在一定的幾何結構及調節工況參數條件下都能獲得精細霧化的效果，平均霧化細度均能在10微米以下．完全能滿足精細霧化技術的要求。
