本申請(qǐng)是針對(duì)申請(qǐng)日為2016年5月12日，申請(qǐng)?zhí)枮?01610311620.6，發(fā)明名稱(chēng)為“流體霧化噴嘴及具有該噴嘴的密度測(cè)定裝置和干燥裝置”提出的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)于霧化噴嘴的噴霧密度進(jìn)行測(cè)定的裝置。

背景技術(shù)：

霧化噴嘴的用途十分廣泛，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等方面均有諸多應(yīng)用領(lǐng)域，往往還屬于關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)前的霧化噴嘴結(jié)構(gòu)，按霧化方式大體可分為四類(lèi)：①單孔高壓直噴霧化；②離心霧化噴嘴，一種是高壓下，讓流體1通過(guò)等徑螺旋通道產(chǎn)生徑向旋轉(zhuǎn)后再與軸向直通過(guò)來(lái)的流體2混合霧化，或直接讓流體1沿混合室側(cè)壁的切線方向上的小孔進(jìn)入流體混合室進(jìn)行旋轉(zhuǎn)混合霧化；③高壓下，氣體和液體均通過(guò)直通通道，但設(shè)置多個(gè)氣體出口均布于液體出口周?chē)⑶页隹诜较蚺c液體出口方向成相同銳角夾角，實(shí)現(xiàn)混合霧化；④借助于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(pán)或轉(zhuǎn)輪、或轉(zhuǎn)杯實(shí)現(xiàn)霧化。其中，①結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，但適用范圍窄、壓力損失大，“霧”的顆粒大小分布范圍最寬；②適用范圍寬、霧化效果好，但前者壓力損失更大，后者因混合室的半徑是噴嘴半徑的數(shù)十倍而使流體離開(kāi)噴嘴約束后，仍維持著較高的轉(zhuǎn)速，而此因素會(huì)導(dǎo)致霧柱軸心的密度降低。③與②相比，雖然壓力損失有所減小，但個(gè)數(shù)有限的氣體出口必定使“霧”的顆粒大小分布范圍變寬；④與②相比，適用范圍更寬，所需壓力小，“霧”的顆粒大小分布范圍主要由轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，轉(zhuǎn)速越高，“霧”的顆粒越小、且粒徑分布范圍越窄，缺點(diǎn)是需額外增加動(dòng)力設(shè)備，特別是高轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)設(shè)備的精度要求高，還存在軸密封的問(wèn)題。

綜上所述，對(duì)低粘度流體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)行離心式噴嘴雖具有一定優(yōu)勢(shì)，但其也有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是噴霧流體旋轉(zhuǎn)，雖然有利于與其它低密度流體混合，卻不利于“霧”的均勻分布。而這一點(diǎn)對(duì)火箭、噴氣式飛機(jī)來(lái)說(shuō)，必然會(huì)降低其推動(dòng)力。

其次，現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有對(duì)噴嘴的噴霧密度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)定的技術(shù)手段，造成對(duì)噴嘴性能的評(píng)價(jià)缺乏全面的科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高效、低阻力、流體超高速旋轉(zhuǎn)，但又無(wú)需添加轉(zhuǎn)動(dòng)部件的靜態(tài)噴嘴，其所需壓力低限相對(duì)較小、“霧”的顆粒不但小而且粒徑分布范圍較窄、且霧的密度分布可控的一種霧化噴嘴。同時(shí)提供一種較為可靠的霧密度分布測(cè)定裝置和方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是：一種噴霧密度測(cè)定的裝置，包塊固定板、活動(dòng)方盤(pán)、立柱、驅(qū)動(dòng)裝置和控制器，所述固定板的底部均勻設(shè)置有多個(gè)支腳螺栓，在固定板的上表面上沿其長(zhǎng)度方向設(shè)置有兩條導(dǎo)軌，在固定板上表面的中部，位于導(dǎo)軌的左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有兩根立柱，所述的立柱上設(shè)置有刻度線，在兩根立柱之間設(shè)置有一根橫梁，橫梁的中部固定安裝有一個(gè)待測(cè)霧化噴嘴，該霧化噴嘴能夠隨著橫梁在兩根立柱上實(shí)現(xiàn)上下來(lái)回移動(dòng)，所述的立柱上還設(shè)置有用于固定橫梁水平位置的固定鎖緊裝置；

所述的活動(dòng)方盤(pán)設(shè)置在兩條導(dǎo)軌上，活動(dòng)方盤(pán)內(nèi)在沿平行導(dǎo)軌方向和垂直導(dǎo)軌方向均勻設(shè)置有多個(gè)用于接收噴霧的梯形方杯，該梯形方杯內(nèi)均設(shè)置有吸霧料，所述的控制器和驅(qū)動(dòng)裝置均安裝在固定板的一端，驅(qū)動(dòng)裝置與活動(dòng)方盤(pán)之間還連接有傳動(dòng)裝置，所述的活動(dòng)方盤(pán)能夠在控制器、驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置的共同作用下在兩條導(dǎo)軌上來(lái)回移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)霧化噴嘴噴霧密度的測(cè)定。

所述的固定板上還設(shè)置有水準(zhǔn)器。

所述的吸霧料為常溫常壓下不吸潮的無(wú)機(jī)鹽。

在活動(dòng)方盤(pán)內(nèi)部未設(shè)置梯形方杯的部位還鋪設(shè)有一層吸霧襯底。

所述吸霧襯底的材質(zhì)為聚丙烯酸甘油縮聚物、石棉布浸漬固體石蠟或碳酸鈣粉末浸漬固體石蠟中的任意一種。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的噴霧密度測(cè)定裝置能夠很好的對(duì)霧化噴嘴所噴射霧的外形、噴射距離，以及霧的空間分布均勻性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度高，這對(duì)于農(nóng)藥噴施的均勻性、燃料的燃燒性能，以及化工產(chǎn)品的噴霧干燥效果等，都具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中單流體高旋速霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的縱切面圖；

圖3是圖2的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中雙流體高旋速霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的縱切面圖；

圖6是圖5的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖1和圖4中沿aa’向的軸截面視圖；

圖8是圖4中沿bb’的軸截面視圖；

圖9是本發(fā)明中多流體高旋速霧化噴嘴的縱切面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明中噴霧密度測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明中噴霧干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記：1、單孔噴頭，2、圓柱狀殼體ⅰ，3、圓臺(tái)狀殼體，4、圓柱狀殼體ⅱ，5、圓錐狀殼體，6、內(nèi)絲螺紋，7、外絲螺紋，8、霧化噴口，9、絲口連接座，10、連接管，11、高壓流體管，12、腔體密封絲蓋，13、噴口帽，14、流體輸入腔，15、出口間隙，16、固定板，17、活動(dòng)方盤(pán)，18、立柱，19、驅(qū)動(dòng)裝置，20、控制器，21、支腳螺栓，22、導(dǎo)軌，23、刻度線，24、橫梁，25、待測(cè)定霧化噴嘴，26、梯形方杯，27、吸霧料，28、干燥塔，29、頂端封板，30、待干燥流體輸送管，31、壓縮熱空氣輸送管，32、分隔套筒，33、內(nèi)腔，34、外腔，35、回流口，36、旋流腔，37、沉降室，38、控制蝶閥，39、出料機(jī)，40、料斗，41、流體混合腔，42、外接絲口，43、針狀閥，44、活接，45、滾輪，46、吸霧襯底，47、激光器，48、激光接受器ⅰ，49、方杯固定座，50、噴嘴移動(dòng)卡套，51、低密度流體壓力管，52、高密度流體壓力管，53、噴嘴移動(dòng)卡套的固定螺栓，54、激光接受器ⅱ，55、激光接受器ⅲ，56、取樣位，57、過(guò)渡位，58、傳動(dòng)蝸桿，59、水準(zhǔn)器，60、微細(xì)顆粒、水蒸氣流動(dòng)方向，61、視鏡，62、電動(dòng)機(jī)，63、照明燈，64、產(chǎn)品顆粒沉降方向，65、微細(xì)顆粒和氣流出口，66、離心分離罐接口。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的霧化噴嘴包括三種：

1、單流體霧化

在一個(gè)由圓柱狀殼體ⅰ圍成的圓柱形空腔ⅰ的下部連接一個(gè)上底直徑與圓柱形空腔ⅰ直徑相同的圓臺(tái)形空腔，圓臺(tái)形空腔的下底直徑僅為其上底直徑的若干分之一，且圓臺(tái)形空腔的下底又連接一個(gè)直徑與圓臺(tái)形空腔下底直徑相同的小圓柱狀殼體ⅱ。圓柱狀殼體ⅱ的側(cè)壁刻有外絲螺紋，其下部與一個(gè)一端開(kāi)口、一端留有一個(gè)小孔的圓錐狀殼體配合連接。在圓柱形殼體ⅰ的側(cè)壁設(shè)有若干個(gè)普通單孔噴頭的絲口連接座，絲口連接座的內(nèi)腔可以容納普通單孔噴頭的頭部，并使普通單孔噴頭的噴嘴部與圓柱形空腔的內(nèi)腔相通，普通單孔噴頭的尾部與高壓流體管連接。圓柱狀殼體ⅰ的上部?jī)?nèi)側(cè)刻有內(nèi)絲螺紋，被一個(gè)刻有外絲螺紋的絲頭腔體密封絲蓋配合密封。

在噴嘴本體圓錐狀殼體底部還安裝有一個(gè)噴口帽，該噴口帽的外螺紋連接圓錐狀殼體底部的內(nèi)螺紋（圓錐狀殼體底部的外螺紋作為固定噴嘴的第二個(gè)選項(xiàng)），并使圓錐狀殼體內(nèi)壁的末端與噴口帽內(nèi)壁連接成一個(gè)拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)。如此便構(gòu)成了本發(fā)明的單流體霧化噴嘴。

單流體高旋速霧化噴嘴屬于外混式噴嘴，流體從單流體高旋速霧化噴嘴噴出后，便失去了噴口帽的約束，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力以及流體高速運(yùn)動(dòng)時(shí)其內(nèi)部的壓力小于其周?chē)諝獾撵o壓力，液柱必定旋轉(zhuǎn)著發(fā)散噴出，空氣也必定混入其中形成噴霧。但此種噴嘴噴出的霧，由于旋轉(zhuǎn)的密度較大的流體脫離噴嘴的約束后，勢(shì)必向其前進(jìn)方向的四周發(fā)散運(yùn)動(dòng)，而噴嘴周?chē)o止的空氣的浸入雖然有利于霧的形成，但對(duì)密度較大的流體霧粒的約束能力是比較有限的。因而造成霧的直徑大、噴射距離近、中軸線附近霧的濃度低。因此，這種噴嘴的最大優(yōu)點(diǎn)是霧化所需壓力低限較低，只適用于對(duì)霧的均勻度要求不高的場(chǎng)合。

2、雙流體內(nèi)混霧化

用兩個(gè)單流體高旋速霧化噴嘴，把上部的單流體高旋速霧化噴嘴去掉噴口帽，并延長(zhǎng)其圓錐狀殼體的錐高，把下部單流體高旋速霧化噴嘴去掉其上部的絲頭腔體密封絲蓋，并與上部單流體高旋速霧化噴嘴的圓柱狀殼體ⅱ的外絲連接，讓下部單流體高旋速霧化噴嘴的外壁和下錐口內(nèi)徑比上部單流體高旋速霧化噴嘴的外壁和下錐口外徑大一些，最終使上部單流體高旋速霧化噴嘴的圓錐狀殼體端部、下部單流體高旋速霧化噴嘴的圓錐狀殼體端部與下部單流體高旋速霧化噴嘴的噴口帽上部形成一個(gè)混合空間。如此便構(gòu)成了本發(fā)明的雙流體高旋速霧化噴嘴。

雙流體霧化噴嘴屬于內(nèi)混式霧化噴嘴，當(dāng)兩流體的旋轉(zhuǎn)方向相反且它們的角動(dòng)量之和等零時(shí)，不但噴霧距離遠(yuǎn)，而且霧密度也均勻。這是因?yàn)?，高密度流體從其上部單液體高旋速霧化噴嘴噴出后，雖然失去了其圓錐狀殼體下口的約束，但立即遇到了旋轉(zhuǎn)方向相反的密度相對(duì)較小的流體的“制旋”作用。這種作用不但會(huì)大幅度地促進(jìn)兩流體的混合，而且會(huì)迅速降低它們的旋轉(zhuǎn)速度。這樣，混合后的流體，實(shí)際上就是高壓、高密度的“霧”，在壓力作用下便會(huì)沿噴嘴軸線方向從噴嘴噴出。噴出的高壓、高密度霧，在其內(nèi)部高壓及噴嘴外靜態(tài)空氣的聯(lián)合作用下，雖然霧柱的直徑也會(huì)隨著噴射距離的增加而擴(kuò)大，但因霧的顆粒幾乎失去了旋轉(zhuǎn)速度，因而也失去了旋轉(zhuǎn)引起的這部分徑向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。而這一點(diǎn)對(duì)增加火箭、噴氣式飛機(jī)的推動(dòng)力、對(duì)噴霧消塵等都是非常有利的。在另一些場(chǎng)合，例如噴霧干燥液體產(chǎn)品，需要較大的固體產(chǎn)品顆粒，就可以讓二流體同向旋轉(zhuǎn)，雖然混合效果差一些，霧滴粒徑分布范圍寬，但非如此難以獲得較大的固體顆粒產(chǎn)品。

3、多流體內(nèi)混霧化

依照本發(fā)明雙流體高旋速霧化噴嘴的制作方法，在上下兩個(gè)單流體高旋速霧化噴嘴之間，再套接若干個(gè)單流體高旋速霧化噴嘴，并從上到下依次調(diào)整單流體高旋速霧化噴嘴的圓錐狀殼體的錐高和下錐口的外徑和內(nèi)徑，使它們的下端部依次在垂直方向向下延伸，與最后一個(gè)單流體高旋速霧化噴嘴的噴口帽形成一個(gè)混合空間，并讓下部單流體高旋速霧化噴嘴的內(nèi)壁比上部的單流體高旋速霧化噴嘴的外壁大一些，形成各自的流體輸入腔，如此便構(gòu)成了本發(fā)明的多流體高旋速霧化噴嘴。

多流體高旋速霧化噴嘴，特別是三流體高旋速霧化噴嘴，有非常廣泛的用途。許多工業(yè)產(chǎn)品的噴霧干燥，我們可以先讓待干燥流體、空氣（對(duì)產(chǎn)品惰性）、熱空氣，自里向外依次通過(guò)多流體高旋速霧化噴嘴。至于各流體的旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)根據(jù)具體情況而定，定的原則是若要霧的密度均勻、噴射距離遠(yuǎn)，則讓各流體的角動(dòng)量之和盡量接近零。否則，應(yīng)使各流體的旋轉(zhuǎn)方向相同，但大小應(yīng)有不同的差值，難混合的差值大一些，易混合的差值小一些。例如：在使用三流體霧化噴嘴噴霧干燥產(chǎn)品時(shí)，可以先讓待干燥流體、空氣（對(duì)產(chǎn)品惰性）、熱空氣，自里向外依次通過(guò)三流體霧化噴嘴。其中，第一、二流體的旋轉(zhuǎn)方向相反，至于第三流體的旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。定的原則是：若要產(chǎn)品顆粒細(xì)小，則讓第一流體的顆粒的旋轉(zhuǎn)速度盡量接近零。這種干燥方式不但干燥速度快、節(jié)約動(dòng)力資源，而且產(chǎn)品顆粒小、粒徑分布范圍窄；若要產(chǎn)品顆粒大，則應(yīng)讓三流體旋向相同，使形成“傘狀”霧柱。

本發(fā)明的流體高旋速霧化噴嘴的連接管可以是硬質(zhì)管，也可以是軟質(zhì)管，具體選擇可視情況而定，在硬質(zhì)管上可設(shè)置多個(gè)活接44進(jìn)行管道之間的連接。

本發(fā)明的基本原理如下。

使用雙流體或多流體高旋速霧化噴嘴時(shí)，自里向外依次通入密度逐步減小的流體。本發(fā)明工作時(shí)，密度不同的流體在壓力作用下，經(jīng)它們各自的普通單孔噴頭噴出，迫使流體在各自的本發(fā)明的單流體高旋速霧化噴嘴的圓柱狀殼體ⅰ中以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并向各自的本發(fā)明單流體高旋速霧化噴嘴的圓錐狀殼體的下口方向移動(dòng)。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定平衡后，即輸送動(dòng)力與阻力相等時(shí)，可以認(rèn)為流體質(zhì)點(diǎn)所受合外力為零，此時(shí)，根據(jù)角動(dòng)量守恒定律存在如下關(guān)系

l=mr1²ω1=mr2²ω2=定值①

或l=mv1r1=mv2r2=定值②

其中，l為流體質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量，m為流體質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，r1為圓柱狀殼體ⅰ的軸截面半徑，r2為圓錐狀殼體出口處的半徑，ω1為流體在圓柱狀殼體ⅰ中的轉(zhuǎn)速、ω2為流體在圓錐狀殼體出口處的轉(zhuǎn)速，v1為流體在圓柱狀殼體ⅰ中的線速度、v2為流體在圓錐狀殼體出口處的線速度。

由①式可得ω2/ω1=（r1/r2）²③

由②式可得v2/v1=r1/r2④

由于r1是r2的數(shù)十倍（甚至更高），因此，由③式可知ω2是ω1的數(shù)十的平方倍，由④式可知，v2是v1的數(shù)十倍，這表明，本發(fā)明對(duì)流體轉(zhuǎn)速和線速度均具有顯著的倍增作用。

對(duì)雙流體高旋速霧化噴嘴而言，第一流體與第二流體接觸后，若它們的旋轉(zhuǎn)方向相反，按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，相當(dāng)于把第一流體的旋轉(zhuǎn)速度提高了幾乎一倍，這將非常有利于它們的均勻混合。而相對(duì)于本發(fā)明噴嘴外的空氣，二流體混合后的旋轉(zhuǎn)速度又幾乎趨于零，而這又有利于霧柱噴的更遠(yuǎn)，從而消除了被霧化流體旋轉(zhuǎn)引起的霧的噴射距離近、霧密度不均勻等副作用。

在流體通過(guò)本發(fā)明的過(guò)程中，阻力主要來(lái)自普通單孔噴頭的出口直徑和本發(fā)明的噴嘴直徑，由于本發(fā)明可以根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)普通單孔噴頭，因此這部分阻力的總和顯然是單個(gè)普通噴嘴的幾分之一。也就是說(shuō)本發(fā)明的阻力要比第②類(lèi)霧化噴嘴小得多，比第③類(lèi)噴嘴的霧滴粒徑分布窄的多，與第四類(lèi)噴嘴相比，只需讓各流體旋轉(zhuǎn)方向相同，而不需要另加動(dòng)力，當(dāng)然也不存在漏液（或漏氣）等問(wèn)題?？傊?，本發(fā)明所需的霧化壓力低限較低，且不需要另配動(dòng)力。

實(shí)際上，龍卷風(fēng)就是本發(fā)明的一個(gè)相似但又有區(qū)別的模型。當(dāng)高空旋轉(zhuǎn)空氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為幾百公里甚至幾千公里時(shí)，其繞其中心的轉(zhuǎn)速、流速都是很小的，高空的低溫環(huán)境使其密度增加、下沉，同時(shí)又受其周?chē)母邏嚎諝鈹D壓使其旋轉(zhuǎn)半徑逐步減小，按角動(dòng)量守恒原理，旋轉(zhuǎn)空氣繞其中心的轉(zhuǎn)速、流速不斷增加，最終形成龍卷風(fēng)。與龍卷風(fēng)不同的是，本發(fā)明有持續(xù)的高壓推動(dòng)力，因而可以穩(wěn)定、連續(xù)的工作，而龍卷風(fēng)的能量受其內(nèi)部及其周?chē)諝獾淖枇ψ饔?，需不斷消耗能量，但卻得不到補(bǔ)充，因此一旦消耗完畢，龍卷風(fēng)便告終止。

本發(fā)明與龍卷風(fēng)不同的是，本發(fā)明對(duì)流體的約束是剛性的，因此流體在下行的過(guò)程中隨著旋轉(zhuǎn)半徑的減小，不但旋轉(zhuǎn)速度會(huì)增加，而且垂直流速也會(huì)增加。當(dāng)密度較大的流體運(yùn)動(dòng)到其圓錐狀殼體的出口后，突然失去約束，因此流體在向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將使其沿圓錐狀殼體的下底內(nèi)壁的切線方向運(yùn)動(dòng)，而此時(shí)，其外側(cè)的、以相反（或相同）方向旋轉(zhuǎn)的密度較小的流體，仍受著剛性約束，密度較大的流體的侵入，將迫使密度較小的流體向軸心運(yùn)動(dòng)，若它們的旋轉(zhuǎn)方向相反，很顯然，這非常有利于流體的混合、霧化。

下面結(jié)合附圖，以雙流體為例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方法。

如圖所示，開(kāi)啟針狀閥43，分別通過(guò)上下兩個(gè)單流體高旋速霧化噴嘴的連接管和普通單孔噴頭向雙流體高旋速霧化噴嘴內(nèi)輸送高密度流體和低密度流體，由于雙流體高旋速霧化噴嘴的兩個(gè)腔體的出口較小，高、低密度流體將在各自的腔中蓄積，并很快充滿、旋轉(zhuǎn)、增壓，最終達(dá)成穩(wěn)定平衡。

高密度流體向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)其出口時(shí)，根據(jù)角動(dòng)量守恒原理，流體的轉(zhuǎn)速將增加到其原來(lái)的（r1/r2）²倍。接著進(jìn)入流體混合腔41，密度較大的流體突然失去約束，其在向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將使其沿高密度流體出口的內(nèi)壁的切線方向運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，其外側(cè)的密度較小的流體，仍受著剛性約束，密度較大的流體的侵入，將迫使同樣已經(jīng)大幅增加旋轉(zhuǎn)速度的低密度流體向軸心運(yùn)動(dòng)。若高、低密度流體旋轉(zhuǎn)方向相反，則它們?cè)诹黧w混合腔41中迅速混合的同時(shí)，將使自己的轉(zhuǎn)速迅速降低，并形成高壓、高密度霧。高壓、高密度霧在壓力作用下，從本發(fā)明最下端的霧化噴口噴出。由于高、低密度流體已經(jīng)基本失去了旋轉(zhuǎn)速度，高壓、高密度霧的噴出方向必為本發(fā)明的軸線方向。高壓、高密度霧通過(guò)本發(fā)明最下端的霧化噴口后將徹底失去本發(fā)明霧化噴嘴的約束，在其后續(xù)壓力、內(nèi)部的高壓以及霧化噴口8外圍靜態(tài)空氣的共同作用下，高壓、高密度霧將一邊膨脹，一邊向前方迅速運(yùn)動(dòng)，在霧柱軸截面內(nèi)形成密度比較均勻的霧。

雖然不同的工況對(duì)霧的性能要求不同，但對(duì)霧的外形、噴射距離、粒徑大小及分布，以及霧的空間分布均勻性等指標(biāo)，一直是評(píng)判霧化噴嘴性能的重要指標(biāo)。相對(duì)而言，霧的外形、噴射距離的測(cè)定比較容易；粒徑大小及分布，盡管各種測(cè)定方法的測(cè)定結(jié)果差別較大，還需要繼續(xù)探索，但畢竟已有不少方法；然而對(duì)霧的空間分布均勻性，至今尚沒(méi)有一套準(zhǔn)確可靠的測(cè)定方法。而霧的空間分布均勻性，無(wú)論是對(duì)農(nóng)藥噴施的均勻性、燃料的燃燒性能，以及化工產(chǎn)品的噴霧干燥效果等，都有重要影響。

為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)本發(fā)明霧化噴嘴的性能，特設(shè)計(jì)了噴霧密度測(cè)定裝置，其中控制器的按鍵/開(kāi)關(guān)功能如下表（時(shí)間設(shè)置以及控制器的電器原理屬于常規(guī)技術(shù)，不贅述）。

其操作方法如下：

1、準(zhǔn)備好噴霧設(shè)備和本發(fā)明的噴霧密度測(cè)定裝置，一邊觀察水準(zhǔn)器59，一邊調(diào)整下部的六個(gè)支腳螺栓21，方法是先讓近人居中和遠(yuǎn)人居邊的支腳螺栓懸空，而后調(diào)整其余的三個(gè)支腳螺栓，使固定板16水平后，再讓?xiě)铱盏闹_螺栓持力但不影響固定板16水平。

2、把本發(fā)明的待測(cè)定霧化噴嘴25固定到立柱14的刻度a11，移開(kāi)梯形方杯26，在活動(dòng)方盤(pán)17中鋪上測(cè)量紙z11，打開(kāi)控制器20的電源，選空白檔后，按啟動(dòng)按鈕，當(dāng)活動(dòng)方盤(pán)17復(fù)位后，度量z11上與導(dǎo)軌22垂直方向上的潤(rùn)濕尺寸，即為刻度a11處的霧柱直徑d11，把本發(fā)明的待測(cè)定霧化噴嘴25固定到立柱14的刻度a12，重復(fù)上述過(guò)程，可測(cè)得a12、d12，……

3、將本發(fā)明的待測(cè)定霧化噴嘴25旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)第2步，可以測(cè)得a21、d21，a22、d22，……。

4、根據(jù)測(cè)得的霧柱在刻度線23上的某一位置的直徑，確定本發(fā)明待測(cè)定霧化噴嘴25在刻度線23上的某個(gè)具體位置（記為k1），并固定噴嘴移動(dòng)卡套50上設(shè)置的噴嘴移動(dòng)卡套的固定螺栓53；根據(jù)測(cè)得的霧柱在該位置的直徑以及梯形方杯26的上口邊長(zhǎng)設(shè)置活動(dòng)方盤(pán)17內(nèi)方杯固定座49上需要裝卡的梯形方杯26的個(gè)數(shù)，務(wù)必使單行（或列）的梯形方杯26的邊長(zhǎng)總和大于霧柱在該位置的直徑。

5、給各個(gè)梯形方杯26及其蓋子依次編號(hào)、稱(chēng)重，并記為hi0（i為列編號(hào)，下同）和sj0（j為行編號(hào)，下同），而后去蓋后將它們復(fù)位。

6、打開(kāi)控制器20的電源開(kāi)關(guān)，空白/測(cè)定開(kāi)關(guān)置于“空白”位，重新噴霧，待噴霧穩(wěn)定后，按以下啟動(dòng)按鈕，驅(qū)動(dòng)裝置18，即電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，活動(dòng)方盤(pán)17正向向左運(yùn)動(dòng)，到達(dá)過(guò)渡位57后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使其又回到原位，停止噴霧，對(duì)梯形方杯26進(jìn)行帶蓋稱(chēng)量，記為hi1和sj1。

7、將梯形方杯26復(fù)位后，空白/測(cè)定開(kāi)關(guān)置于“測(cè)定”位并設(shè)置測(cè)定時(shí)間t，重新噴霧，待噴霧穩(wěn)定后，按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，活動(dòng)方盤(pán)17正向向左運(yùn)動(dòng)，到達(dá)過(guò)渡位57后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使其回到取樣位，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)時(shí)開(kāi)始。

8、當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并繼續(xù)反轉(zhuǎn)，同時(shí)接通激光接受器ⅰ48，當(dāng)活動(dòng)方盤(pán)17回到原位后，停止噴霧、關(guān)閉控制器電源，并把各個(gè)梯形方杯26的蓋子蓋上，對(duì)梯形方杯26進(jìn)行帶蓋稱(chēng)量，記為hi2和sj2。

9、計(jì)算△hi=（hi2-2（hi1-hi0））/t和△si=（si2-2（si1-si0））/t，則△hi和△sj就能夠反映霧柱在k1截面（垂直于霧柱軸向）上的密度分布情況。

10、把本發(fā)明的待測(cè)定霧化噴嘴25在刻度線84上另?yè)Q一個(gè)位置（記為k2），重復(fù)4～9步，便又可以得到一組數(shù)據(jù)，如此測(cè)定ki個(gè)位置，便可以繪制出所測(cè)霧柱在互相垂直的兩個(gè)徑向的密度分布曲線。

應(yīng)當(dāng)指出，若將活動(dòng)方盤(pán)17中布滿梯形方杯26，用上述方法則可以繪制出霧柱在三維空間密度分布；梯形方杯26的邊長(zhǎng)越小，測(cè)定結(jié)果的精度也越高。

噴霧密度測(cè)定裝置中梯形方杯26內(nèi)設(shè)置的吸霧料27可以為常溫常壓下不吸潮的無(wú)機(jī)鹽，例如氯化鈉和硫酸鋇的粉末混合物?；顒?dòng)方盤(pán)17內(nèi)設(shè)置的吸霧襯底46材料可以為尿不濕（聚丙烯酸甘油縮聚物）；在霧化噴嘴噴出的是油性霧時(shí)，吸霧襯底46材料可以為石棉布浸漬固體石蠟(加熱熔化)，吸霧料27的材料可以為碳酸鈣粉末浸漬固體石蠟。

運(yùn)用上述噴霧密度測(cè)定方法，對(duì)本發(fā)明的單流體高旋速霧化噴嘴和雙流體高旋速霧化噴嘴的噴霧密度在與霧柱軸垂直的橫、縱兩個(gè)方向上的分布情況進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如表1、2、3。

表1軸向距本發(fā)明的單流體噴嘴出口3.5cm處（霧柱截面直徑160cm）的

霧密度分布測(cè)定結(jié)果

備注：①小型洗車(chē)泵供水，壓力0.8mpa，流量32l/min

②普通噴嘴4個(gè)，出口直徑4mm（下同）

③本發(fā)明單流體噴嘴的直徑200mm，圓柱狀殼體ⅱ的直徑8mm。

由表1數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的單流體噴嘴ⅰ的“霧柱”呈傘狀分布，“傘柱”附近的霧密度明顯偏低，尤其是“霧柱”的頂角很大，只有在距離噴嘴3.5cmc處，才得到測(cè)定。若只考慮2～36號(hào)梯形方杯，△hi、△sj的平均相對(duì)誤差分別為73.0%和61.2%，但比較與“傘柱”距離相同的地方的霧密度，它們的誤差并不大。

表2軸向距本發(fā)明的雙流體噴嘴出口112cm處（霧柱截面直徑80cm）的

霧密度分布測(cè)定結(jié)果

備注：

①小型洗車(chē)泵供水，壓力0.8mpa，流量32l/min，空壓機(jī)供氣，壓力0.8mpa，流量300l/min；

②普通單孔噴頭8個(gè)，出口直徑，高、低密度流體分別為4mm、8mm；

③本發(fā)明的雙流體霧化噴嘴，高低密度流體的兩個(gè)腔室的直徑，即r1和r2

分別為440mm和200mm，上部單流體高旋速霧化噴嘴和下部單流體高旋速霧化噴嘴的圓柱狀殼體ⅱ的直徑分別為8mm和14.6mm。

表3軸向距本發(fā)明的雙流體噴嘴出口168cm處（霧柱截面直徑120cm）

的霧密度分布測(cè)定結(jié)果

備注：

①小型洗車(chē)泵供水，壓力0.8mpa，流量32l/min，空壓機(jī)供氣，壓力0.8mpa，流量300l/min；

②普通單孔噴頭8個(gè)，出口直徑，高、低密度流體分別為4mm、8mm；

③本發(fā)明的雙流體霧化噴嘴，高低密度流體的兩個(gè)腔室的直徑，即r1和r2

分別為440mm和200mm，上部單流體高旋速霧化噴嘴和下部單流體高旋速霧化噴嘴的圓柱狀殼體ⅱ的直徑分別為8mm和14.6mm。

由表2數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的雙流體噴嘴的“霧柱”呈喇叭形分布，若僅就編號(hào)為4～18的梯形方杯26來(lái)看，雖然霧柱軸心（11號(hào)梯形方杯）的霧密度稍大一些，總體來(lái)看“霧”的分布還是基本均勻的，△hi、△sj的相對(duì)誤差分別為2.8%和2.4%之間。這充分證明，本發(fā)明的雙流體噴嘴采用高、低密度流體逆向旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)調(diào)整它們的甲、圓柱狀殼體的相關(guān)參數(shù)，使兩流體的角動(dòng)量大小相等、方向相反，可以在一定程度上控制霧柱的發(fā)散。

由表3可以看出，隨著遠(yuǎn)離本發(fā)明噴嘴距離的增加，霧柱直徑變大，密度減小，但在編號(hào)為4～26梯形方杯26以?xún)?nèi)，霧柱截面上的霧密度分布仍是比較均勻的，△hi、△sj的相對(duì)誤差分別為2.9%和3.2%之間。結(jié)合表2、3的測(cè)定結(jié)果，可以算出，本發(fā)明的雙流體噴嘴的“霧柱”頂角僅有39°。

下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的噴霧干燥裝置在用于泡沫混凝土發(fā)泡劑的噴霧干燥時(shí)的實(shí)施方法。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的基本參數(shù)如下。

用于實(shí)驗(yàn)的是年產(chǎn)量為1300噸的噴霧干燥塔，其液壓泵流量：12kg/min；風(fēng)機(jī)流量：130m³/min；空壓機(jī)流量：0.3m³/min；

干燥塔中分隔套筒所分隔的內(nèi)腔直徑為390mm，外腔直徑為800mm；分隔套筒的高度為2290mm，干燥塔的高度（即頂端封板至旋流腔底部的高度）為3600mm。

干燥塔中下部旋流腔的側(cè)壁上的普通單孔噴頭（4個(gè)均布）的口徑：40mm；

本發(fā)明的雙流體高旋速霧化噴嘴中與待干燥流體輸送管配套連接的普通單孔噴頭直徑（4個(gè)均布）：1mm；

本發(fā)明的雙流體高旋速霧化噴嘴中與壓縮熱空氣輸送管配套連接的普通單孔噴頭直徑（4個(gè)均布）：4.5mm；

熱空氣入塔溫度200℃，出塔溫度100℃，冷空氣、冷發(fā)泡劑溶液，通過(guò)熱交換器被預(yù)熱。

液體泡沫混凝土發(fā)泡劑，雖然可以直接使用，但包裝成本高，運(yùn)輸不方便，特別是近些年來(lái)，處于反恐的需要，國(guó)家和物流企業(yè)對(duì)液體產(chǎn)品的運(yùn)輸要求、檢查更為嚴(yán)格，特別是向國(guó)外運(yùn)輸更為困難。為此，很有必要把液體泡沫混凝土發(fā)泡劑制成固體產(chǎn)品。

噴霧干燥是將液體產(chǎn)品制成固體產(chǎn)品的常用方法。但現(xiàn)有的噴霧干燥塔，一是單位塔容積的生產(chǎn)能力??；二是兩流體僅在垂直方向逆向運(yùn)動(dòng)，不具有氣、固相分離能力；三是大都存在“粘塔”的弊端，每隔一段時(shí)間就必須停產(chǎn)清塔。使用本發(fā)明霧化噴嘴，并調(diào)整塔的結(jié)構(gòu)，可以顯著地提高單位塔容積的生產(chǎn)能力；同時(shí)使兩流體不僅在垂直方向逆向（少量同向）運(yùn)動(dòng)，更重要的是讓氣、固相在水平方向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而具有一定的氣、固相分離能力，同時(shí)也克服了“粘塔”的弊端。另外由于本發(fā)明霧化噴嘴的出口31的直徑較大，也節(jié)約動(dòng)力資源。

其具體原理及操作過(guò)程如下。

如圖12所示，泡沫混凝土發(fā)泡劑濃溶液在液壓泵的作用下通過(guò)待干燥流體輸送管30，經(jīng)由壓力發(fā)泡劑溶液入口進(jìn)入干燥塔頂部設(shè)置的雙流體高旋速霧化噴嘴的上部單流體高旋速霧化噴嘴中，200℃的熱空氣通過(guò)壓縮熱空氣輸送管31，經(jīng)由壓力熱空氣ⅰ接口進(jìn)入雙流體高旋速霧化噴嘴的下部單流體高旋速霧化噴嘴中，在雙流體高旋速霧化噴嘴的流體混合腔41，雖然兩流體同向旋轉(zhuǎn)，但熱空氣的流速快，泡沫混凝土發(fā)泡劑中的膠束被撕裂，加上其中的水分受熱產(chǎn)生水蒸汽，便會(huì)形成高壓、高密度氣霧。由于兩流體旋轉(zhuǎn)方向相同，當(dāng)此高壓、高密度氣霧被噴出后將形成“傘狀”霧柱?！皞銧睢膘F柱在分隔套筒32分隔的內(nèi)腔33的側(cè)壁約束下，固體顆粒會(huì)與內(nèi)腔33的器壁碰撞、反彈（具有清洗器壁的作用，但此作用對(duì)泡沫混凝土發(fā)泡劑意義不大，因?yàn)槠鞅谖揭粚优菽炷涟l(fā)泡劑中的表面活性劑之后，便不會(huì)粘壁）、并在運(yùn)動(dòng)中不斷長(zhǎng)大；水蒸氣由于密度最小，將位于內(nèi)腔33中線附近，居其外圍的是密度較大的空氣層，從而實(shí)現(xiàn)泡沫混凝土發(fā)泡劑中的固體成分與水分的初步分離?！皞銧睢膘F柱到達(dá)內(nèi)腔33的出口后，體積進(jìn)一步膨脹、并與旋流腔36側(cè)壁上設(shè)置的普通單孔噴頭提供的同向旋轉(zhuǎn)的壓力熱空氣接觸、被進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速并相對(duì)地降低水蒸氣的分壓促進(jìn)固體顆粒中的水分進(jìn)一步蒸發(fā)、并聚集成較大顆粒。大顆粒固體產(chǎn)品沿產(chǎn)品顆粒沉降方向64所示方向下沉到干燥塔下部的沉降室37內(nèi)成為固體發(fā)泡劑；而顆粒極小的固形物和水蒸氣、空氣，在壓力作用下將沿著圖中60所示方向進(jìn)入外腔34。在外腔34中，顆粒極小的固形物由于流速降低、停留時(shí)間較長(zhǎng)以及水蒸氣的分壓降低，會(huì)逐步變大并沿豎直向下的方向沉降。不能沉降的極微小顆粒，當(dāng)其上升到達(dá)回流口35時(shí)，由于雙流體高旋速霧化噴嘴噴霧產(chǎn)生的霧流作用，外腔34的壓力大于內(nèi)腔33的壓力，將有一定量的顆粒極小的固形物和水蒸氣經(jīng)回流口35再次進(jìn)入內(nèi)腔33，由此引進(jìn)、形成固形物的凝結(jié)中心（晶種），從而有利于產(chǎn)品顆粒變大并使顆粒大小更趣均勻。由于本噴霧干燥塔中空氣、水蒸氣、微小固體顆粒高速旋轉(zhuǎn)，而它們的出口設(shè)置在靠近干燥塔中心線的附近，因此微小固體顆粒會(huì)被甩到干燥塔內(nèi)壁附近，不易逃逸，并獲得進(jìn)一步長(zhǎng)大、沉降到塔底的機(jī)會(huì)。

本發(fā)明的噴霧干燥裝置中還設(shè)置有相應(yīng)的輔助設(shè)備，如：視鏡、照明燈等。使用時(shí)，開(kāi)啟照明燈63，通過(guò)視鏡61觀察，當(dāng)產(chǎn)品界面到達(dá)視鏡61中央時(shí)，開(kāi)啟控制蝶閥38，產(chǎn)品落入出料機(jī)39的料斗40中。當(dāng)產(chǎn)品界面再次到達(dá)視鏡61中上部時(shí)，開(kāi)啟出料機(jī)39中的電動(dòng)機(jī)出料，當(dāng)產(chǎn)品界面下降到視鏡61中下部時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，停止出料，如此反復(fù)出料即可。

本發(fā)明的壓力熱空氣ⅰ接口經(jīng)加熱絲管與空壓機(jī)連接，旋流腔36側(cè)壁上設(shè)置的普通單孔噴頭輸入的壓力熱空氣經(jīng)加熱絲管與風(fēng)機(jī)相連接（圖中未顯示）。當(dāng)然，與微細(xì)顆粒和氣流出口65的外接管接口（即離心分離罐接口66）連接的旋風(fēng)分離器下部出口也會(huì)得到很小部分固體泡沫混凝土發(fā)泡劑。

本實(shí)施例所得固體泡沫混凝土發(fā)泡劑產(chǎn)品，易溶于水，總稀釋倍數(shù)為1:450，使用時(shí)可根據(jù)所用發(fā)泡機(jī)的稀釋倍數(shù)，按下式計(jì)算預(yù)稀釋倍數(shù)：預(yù)稀釋倍數(shù)=450/發(fā)泡機(jī)的稀釋倍數(shù)。

本發(fā)明的核心技術(shù)在于充分利用角動(dòng)量守恒原理，不但讓流體沿霧化噴嘴側(cè)壁的切線方向進(jìn)入，而且著重?cái)U(kuò)大噴嘴內(nèi)腔上下直徑的比例，同時(shí)通過(guò)讓流體旋轉(zhuǎn)方向相反的方法，以及調(diào)整兩流體普通噴嘴出口直徑（或數(shù)量）、流體壓力、流量等參數(shù)，使兩流體的角動(dòng)量大小相等、方向相反，這樣既有利于強(qiáng)化兩種流體的混合，又可以克服現(xiàn)有離心噴嘴僅讓一種流體沿切線方向進(jìn)入噴嘴內(nèi)腔的副作用，這對(duì)于提高火箭、噴氣式飛機(jī)的燃料燃燒性能和推動(dòng)力以及其他要求霧化密度均勻的場(chǎng)合，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生積極作用。當(dāng)然，在某些需要“傘形”霧柱的情況下，可以利用本發(fā)明單流體高旋速霧化噴嘴強(qiáng)化“傘形”霧柱的功效，也可以利用雙流體高旋速霧化噴嘴，使兩流體同向旋轉(zhuǎn)達(dá)到目的。因此，本說(shuō)明書(shū)所列實(shí)施例，僅用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而不能作為限制本發(fā)明的內(nèi)容。