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激光粒度儀在噴嘴行業(yè)中的應用

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一、噴嘴及其行業(yè)發(fā)展

   噴嘴，英文叫NOZZLE，中文也稱(chēng)噴頭、噴咀。噴嘴是很多種噴淋、噴霧、噴油、噴砂、噴涂等設備里很關(guān)鍵的一個(gè)部件，起著(zhù)重要的作用。噴嘴在行業(yè)中的應用非常廣泛，材質(zhì)從不銹鋼、塑料到碳化硅、聚四氟乙稀、PP（工程塑料）、鋁合金和鎢鋼等，應用范圍一般常用在汽車(chē)、電鍍、表面處理、高壓清洗、除塵、降溫、脫硫、加濕、攪拌、園林等各個(gè)行業(yè)。

    由于噴嘴是按其在多種不同噴霧條件下工作而設計的，因而選用適合需要的噴嘴，以便在使用中達到最佳噴霧性能。噴嘴的特性主要體現在噴嘴的噴霧類(lèi)型，即液體離開(kāi)噴嘴口時(shí)形成的形狀以及它的運行性能。噴嘴的命名一是以噴霧形狀區分為扇形、錐形、液柱流（即射流）、空氣霧化、扁平噴嘴，其中錐形噴嘴又分為空心錐形與實(shí)心錐形二大類(lèi)；選用噴嘴的因素有流量、壓力、噴霧角度、覆蓋范圍、沖擊力、溫度、材質(zhì)、應用等，而這些因素之間往往相互牽連、相互制約。

     近年來(lái)，我國噴霧行業(yè)穩步增長(cháng)，噴嘴噴頭行業(yè)的地位越來(lái)越重要。目前噴嘴行業(yè)發(fā)展進(jìn)入變革階段，正是中國五金產(chǎn)品更新?lián)Q代的階段，從中低端向高端產(chǎn)品的過(guò)度時(shí)期。噴霧零部件市場(chǎng)需求很大。由于中國五金制造水平的提高和產(chǎn)能的擴大，預計今后5年內，中國五金產(chǎn)品仍將保持每年10%以上的平穩增長(cháng)。     

 

  二、噴嘴為什么要進(jìn)行噴霧的測量

對于液體進(jìn)行霧化是許多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的共同需求。在空調噴水室、農業(yè)植保機械、農業(yè)建筑內的霧化降溫和噴霧消毒、噴灌及噴霧干燥等領(lǐng)域使用著(zhù)各種各樣的液體霧化器。評定噴頭性能優(yōu)劣的重要指標是其產(chǎn)生的霧滴直徑大小及霧滴直徑譜分布，而常用的數量中徑、體積中經(jīng)、算術(shù)平均直徑或索特爾平均直徑等評價(jià)指標雖能從不同側面在總體上反應霧滴直徑大小，卻不能全面的反應總體的霧滴直徑分布，即霧滴直徑大小的范圍和不同直徑霧滴所占不多少的情況。為了對噴頭進(jìn)行深入的研究，以便正確運用和設計噴頭及與其相配合的相關(guān)裝置，需要全面掌握總體的霧滴直徑譜分布規律。

     噴嘴噴霧粒度指標的確定噴嘴噴霧形成的霧場(chǎng)是由大小不等的霧滴群顆粒組成，為了描述和評定霧滴群的霧化質(zhì)量和表示其霧化特性，需要一個(gè)液滴尺寸分布表達式來(lái)衡量顆粒直徑大小或者不同直徑顆粒的數量或質(zhì)量。評價(jià)液滴粒度的指標，可以用一個(gè)所謂的“平均直徑”來(lái)表達，其是設想有一個(gè)液滴尺寸均勻的霧場(chǎng)，它在某方面的特性可以代替實(shí)際的不均勻霧場(chǎng)的特性，這個(gè)設想的均勻霧場(chǎng)的液滴尺寸稱(chēng)為平均粒徑。 

三、噴霧粒徑測量方法

霧滴尺寸測量的方法：

   霧滴尺寸測試的準確性與霧滴采樣的方法及測量?jì)x器的精度均有很大的關(guān)系。理想霧滴測定放過(guò)應達到：采樣和測量迅速；在整個(gè)被測量范圍內，能獲得良好的霧滴尺寸分辨率；能適應液體霧化區好周?chē)諝馓匦缘淖兓?；在測量過(guò)程中不干擾霧化過(guò)程或噴霧特性；測量方便，經(jīng)濟性好。而且目前已開(kāi)發(fā)的大量的測量霧滴尺寸的方法，沒(méi)有任何一種方法能滿(mǎn)足上述所有條件，關(guān)鍵能找到一種滿(mǎn)足特定領(lǐng)域需要的測定方法。

    國外對霧滴尺寸測定實(shí)驗的研究起步較早，例如上個(gè)世紀40年代初，Meginer就開(kāi)始利用斑點(diǎn)法來(lái)直接測量霧滴的大小和分布情況。后來(lái)Hoffman的攝影法是一種改進(jìn)后的直接測霧滴大小和分布的方法。由于實(shí)驗周期長(cháng)同時(shí)需要專(zhuān)業(yè)人員參與，勞動(dòng)量極大，所以很少人采用這個(gè)方法?？紤]到霧滴微小而極易蒸發(fā)，Tate曾提出了利用沉浸技術(shù)來(lái)收集霧滴，由于水滴與低密度的油液具有不相容性，水滴落入油液中會(huì )被油液包圍從而避免蒸發(fā)，由于水滴表面具有張力，可以利用顯微鏡來(lái)進(jìn)行霧滴大小的測量。這階段主要利用顯微鏡人工測量霧滴尺寸，工作量大，且準確性較差。

     當霧滴尺寸過(guò)小時(shí)，霧滴極易揮發(fā)，漂移也多，不易準確測得。所以，為了更精準的測量霧滴尺寸與分布規律，人們發(fā)明了許多基于光學(xué)的測量系統，激光粒度儀就是其中代表。當分散在液體中的顆粒受到激光的照射時(shí)，就產(chǎn)生衍射現象，該衍射光通過(guò)付氏透鏡后，在焦平面上形成“靶心”狀的衍射光環(huán)，衍射光環(huán)的半徑與顆粒的大小有關(guān)，衍射光環(huán)的強度與相關(guān)粒徑顆粒的多少有關(guān)，通過(guò)放置在焦平面上的環(huán)型光電接受器陣列，就可以接受激光不同的粒徑的顆粒的衍射信號或光散射信號。這種儀器測量精度極高，由于采用激光技術(shù)對霧滴進(jìn)行非接觸式測量，使測量誤差減低到很低，當霧滴直徑為1微米時(shí)，誤差不大于4%，測量數值幾乎無(wú)需修正；汽車(chē)測量過(guò)程極為迅速、簡(jiǎn)單對空氣中的霧滴的測量量不超過(guò)幾秒，測量的結果經(jīng)計算機處理后可迅速打印處理；測量的結果經(jīng)計算處理后可迅速打印出來(lái)；測量范圍可達0.5微米-3500微米。這一范圍手工測量是達不到的，隨著(zhù)現代科技的發(fā)展，目前國外研究的激光粒度儀還可以測量霧滴的速度。

四、激光粒度儀在噴嘴行業(yè)中的應用

　  激光粒度測量?jì)x是近年來(lái)興起的一種新型粒度檢測設備，它具有實(shí)時(shí)檢測特性使其擁有廣泛的應用范圍。隨著(zhù)噴嘴測試技術(shù)的發(fā)展，激光粒度儀在噴霧實(shí)驗中的應用也越來(lái)越廣泛地受到重視。武漢科技大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗室，針對噴嘴的實(shí)驗中采用的winner318型激光粒度儀進(jìn)行實(shí)驗。其測試結果如下：