[发明专利]一种适用于高粘度非牛顿流体的空心锥型气泡雾化喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及可以雾化非牛顿流体的气泡雾化喷嘴，特别涉及具有高粘度、复杂流变特性的非牛顿流体的高效雾化，能够形成空心锥型的喷雾场，可应用于此类流体的雾化、燃烧装置。

背景技术

凝胶推进剂发动机兼有液体火箭发动机比冲高、推力可调、多次启动和固体火箭发动机易于贮存运输，使用维护方便的优点，是导弹武器和航天运载器动力系统研发的方向之一。但凝胶推进剂属于非牛顿流体，其高粘性导致流动和雾化困难，如何实现高效的流动雾化已经成为凝胶推进剂应用的技术关键。

发明内容

为了解决现有高粘度非牛顿流体的喷嘴雾化效果差、雾化气耗率高、液滴平均粒径大的技术问题，本发明提供一种适用于高粘度非牛顿流体的空心气泡雾化喷嘴，在较宽的流量调节范围内获得了良好的雾化质量，在较小的气耗率下，大大降低了液滴平均粒径。

本发明的技术解决方案为：

适用于高粘度非牛顿流体的空心锥型气泡雾化喷嘴，其特殊之处在于：包括内接口1、外接口2、套管3、气泡发生器5、混合器6、喷头8以及针型锥9，所述内接口1通过套管固定在混合器6的一端，所述喷头固定在混合器6的另一端，所述外接口2固定在混合器上，所述气泡发生器5设置在混合器6内；

所述气泡发生器包括导流筒51和固定在导流筒51上的导流盘52，所述导流盘52将混合器6的内腔分成外流道和混合室，所述导流筒51的一端通过套管3与内接口1连通，所述导流筒51的另一端位于混合室内，所述外流道与外接口2连通，所述导流盘52上圆周均布有多个外导流孔54，位于混合室内的导流筒51的一端设置有多个内导流孔53；

所述喷头8包括喷头本体81以及喷口82，所述喷口包括依次连接的收缩段821、直线段822以及扩张段823；

所述针形锥9的一端与气泡发生器5连接，另一端伸出喷头外，所述针形锥9与喷头8的直线段822之间设置有出口环缝10。

上述气泡发生器内导流孔53的个数为4-20个，所述内导流孔53的当量直径d1与出口环缝的当量直径之比为0.6-1.5。

上述气泡发生器外导流孔54个数为6-16个，所述外导流孔54的当量直径d2与出口环缝的当量直径之比为0.2-1。

上述混合室满足：L/D为3-10，其中L为混合室的全长减去位于混合室内导流套的长度，D为混合室的内径。

上述喷口的扩张段的长度l1与出口环缝当量直径的比为1-4；

所述喷口收缩段821的角度a在60°-120°之间，扩张段823的角度a1在0°-150°之间。

上述导流套的内径d4与气泡发生器内导流孔当量直径d1的比d4/d1为10-15。

上述外接口的内径d3与气泡发生器外导流孔当量直径d2的比d3/d2为15-30。

上述针形锥的锥度a2为90°-180°之间。

本发明的与现有技术相比的有益效果是：

1、本发明的喷嘴对液体粘性不敏感，即对不同粘性的液体雾化效果差别较小，可以对高粘度的非牛顿流体高效雾化。

2、本发明针对不同的液体流量设计两种气液混合方式，对于较小流量的液体，采用内气外液混合方式；对于较大流量的液体，采用外气内液混合方式。针对非牛顿流体高粘度、流变特性复杂的特点，克服流体表面张力实现雾化，具有气耗率低、雾化高效、加工制造方便等优点。

3、本发明利用气体流量的较小变化可以实现液体流量较大范围的变化。

4、本发明气泡雾化方法基本原理是将少量气体在喷嘴出口上游以射流形式注入液体中，形成泡状气液两相流，利用气泡在流动、喷射过程中的加速、变形、膨胀来雾化液体。

附图说明

图1为本发明的适用于高粘度非牛顿流体的空心锥型气泡雾化喷嘴组件结构图；

图2为本发明的适用于高粘度非牛顿流体的空心锥型气泡雾化喷嘴尺寸图；

其中附图标记为：1-内接口，2-外接口，3-套管，4-内密封垫，5-气泡发生器，51-导流筒，52-导流盘，53-内导流孔54-外导流孔，6-混合器，7-外密封垫喷头，8-喷头，81-喷头本体，82-喷口，821-收缩段，822-直线段，823-扩张段，9-针型锥，10-出口环缝。

具体实施方式