基于旋转圆盘的雾化装置设计及试验研究

彭超华，刘忠飞，倪培永，喜冠南，施卫东

(南通大学机械工程学院，江苏 南通 226019)

旋转圆盘雾化器是一种利用离心力和液体黏性力，将盘上的稀薄液膜高速甩出，进而实现液体雾化的装置.该种类型的雾化装置不仅具有流量上限高、雾化质量容易控制等优点，还可以用于高黏度或非均质液体的雾化[1]，因此圆盘雾化装置广泛应用于食品加工、汽车喷漆、工业冶金以及农业农药喷洒等行业[2-5]，应用领域十分广阔.

关于圆盘雾化的机理，前人已做了大量的研究.MATSUMOTO等[6]通过试验研究总结了旋转圆盘边缘液体脱离圆盘的3种形态特征，这些特征主要取决于圆盘的转速，当圆盘转速较低时，液体以零星液滴的方式直接脱离圆盘；当圆盘的转速进一步提升后，圆盘边缘的液体又会逐渐演变为液柱以及液膜等形式脱离圆盘.随着研究的深入，上述3种液体脱离形式可以概括为液体在雾化器上的崩解所导致.WESTERLUND等[7]通过试验研究发现，圆盘上的液体崩解主要是由流体力学的不稳定性而产生，由开尔文-亥姆霍兹和瑞利-泰勒不稳定性使得圆盘上的液膜上产生了不稳定波，在圆盘离心力的作用下，圆盘上较稠密的部分推向较轻的部分，进而发生了崩解.

雾化液滴的直径是评价旋转圆盘雾化器性能最直接的指标，已有不少学者对此做了相应的研究.SENUMA等[8]通过高速摄影技术，研究了旋转雾化器边缘液柱的雾化过程，研究发现由液柱破碎形成的液滴……