dp=√(4S/π) (3-1)
式中:dp是等效直径,S是粒子的实际面积。有了各粒子的等效直径,可以将图像中的粒子按尺寸分类,于是就得到了相应流场的粒子尺寸分布,进而得到粒子平均粒径等信息。
3.3.3测量系统的系统误差
测量的系统误差主要的来源是激光片光源和CCD相机。激光片的光源主要是由其厚度和强度两项指标来确定的,激光强度决定被测量区域内的颗粒照亮的程度,而厚度则决定了其测量时取样喷雾的厚薄。为了获得较为满意的测量效果,要求激光要具有一定的强度与合适的片光源厚度,方便穿透喷雾,照亮颗粒,提高图像分辨率,特别是小颗粒的分辨率。CCD相机的分辨率是另一个主要的系统误差来源,对于本文所采用的CCD相机而言,其最小分辨颗粒粒径约为25um,由于水的雾化颗粒较小,必须对CCD相机的放大倍率作适当的调整,以提高粒子图像的分辨率,减小测量的系统误差。
3.4 实验测试与分析
为了验证数值模拟的结果,同时在实验室中采用1.3mm口径的喷嘴进行实际测试,雾化空气需为干净干燥的压缩空气;雾化介质为水,为了便于对实验结果进行观察测量,在水中混入红色墨水;同样为了便于对实验结果进行分析,统一对离喷嘴距离为150mm处的截面进行测量,在不同的测试条件下进行喷涂;喷涂后在钢板上雾化液滴彼此之间不会相互积聚,这样可以在相关仪器的帮助下观察到雾化液滴的分布情况。用PIV拍摄图像如下。实验装置如下图所示
图3-4 PIV拍摄图像
图3-5 在水压0.21Mpa,气压0.2Mpa,3.5ml/s流量下的速度流线图
图3-6 在0.21Mpa,气压0.2Mpa,5ml/s流量下的速度流线图
图3-7 在水压0.21Mpa,气压0.2Mpa,7.5ml/s流量下的速度流线图
以上图是在保持雾化压力不变的情况下,调节流量的大小所得到的图像。因为液体在喷出喷嘴后,液滴的速度越高,落到相同位置时,液滴的直径越小。由以上速度流线图可得:对于同一个喷嘴,在雾化压力不变的情况下,流量越小,雾化直径越小。
图3-8 在水压0.21Mpa,气压0.19Mpa,7.5ml/s流量下的速度流线图
图3-9 在水压0.21Mpa,气压0.21Mpa,7.5ml/s流量下的速度流线图
以上图是在保持流量不变的情况下,调节雾化压力的大小所得到的图像。因为液体在喷出喷嘴后,液滴的速度越高,落到相同位置时,液滴的直径越小。由图3-7,3-8,3-9的速度流线图可得:对于同一个喷嘴,在流量不变的情况下,雾化压力越大,雾化直径越小。
图3-10 气体压力为0.19Mpa时的效果图(200x)
图3-11气体压力为0.21Mpa时的效果图(200x)
图3-12气体压力为0.21Mpa时的效果图(200x)
从图中可以看出实验效果基本满足喷胶要求,粒径满足喷雾的需要随着气液相对速度的减小,雾化颗粒直径逐渐减小,随着雾化压力的增大,雾化颗粒逐渐减小。
随着喷嘴研究的不断发展和应用,面临着许多的压力和挑战。本文主要对本次设计的喷嘴做了一定程度的研究。本文在流场分析时忽略了重力对喷嘴的影响,在做实验时由于雾化介质是水。对于同一个喷嘴在不同的雾化压力下,雾化压力越大雾化颗粒的直径越来越小;在保持雾化压力不变的情况下随着液体流量的减小,雾化颗粒直径逐渐减小;随着雾化气压的增大,雾化颗粒分布直径越来越集中,随着雾化压力不变的情况下,随着气液相对速度的减小,雾化颗粒分布直径也越来越集中。
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