激光粒度儀在噴嘴行業(yè)中的應(yīng)用

一、噴嘴及其行業(yè)發(fā)展

   噴嘴，英文叫NOZZLE，中文也稱噴頭、噴咀。噴嘴是很多種噴淋、噴霧、噴油、噴砂、噴涂等設(shè)備里很關(guān)鍵的一個(gè)部件，起著重要的作用。噴嘴在行業(yè)中的應(yīng)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(yīng)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(shè)計(jì)的，因而選用適合需要的噴嘴，以便在使用中達(dá)到噴霧性能。噴嘴的特性主要體現(xiàn)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(yùn)行性能。噴嘴的命名一是以噴霧形狀區(qū)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(yīng)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(guó)噴霧行業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)，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(guó)五金產(chǎn)品更新?lián)Q代的階段，從中低端向產(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(guó)五金制造水平的提高和產(chǎn)能的擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后5年內(nèi)，中國(guó)五金產(chǎn)品仍將保持每年10%以上的平穩(wěn)增長(zhǎng)。    

  二、噴嘴為什么要進(jìn)行噴霧的測(cè)量

對(duì)于液體進(jìn)行霧化是許多專業(yè)領(lǐng)域的共同需求。在空調(diào)噴水室、農(nóng)業(yè)植保機(jī)械、農(nóng)業(yè)建筑內(nèi)的霧化降溫和噴霧消毒、噴灌及噴霧干燥等領(lǐng)域使用著各種各樣的液體霧化器。評(píng)定噴頭性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)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(shù)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(píng)價(jià)指標(biāo)雖能從不同側(cè)面在總體上反應(yīng)霧滴直徑大小，卻不能全面的反應(yīng)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(duì)噴頭進(jìn)行深入的研究，以便正確運(yùn)用和設(shè)計(jì)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(guī)律。

     噴嘴噴霧粒度指標(biāo)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(píng)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(dá)式來(lái)衡量顆粒直徑大小或者不同直徑顆粒的數(shù)量或質(zhì)量。評(píng)價(jià)液滴粒度的指標(biāo)，可以用一個(gè)所謂的“平均直徑”來(lái)表達(dá)，其是設(shè)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(shè)想的均勻霧場(chǎng)的液滴尺寸稱為平均粒徑。

三、噴霧粒徑測(cè)量方法

霧滴尺寸測(cè)量的方法：

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

    國(guó)外對(duì)霧滴尺寸測(cè)定實(shí)驗(yàn)的研究起步較早，例如上個(gè)世紀(jì)40年代初，Meginer就開(kāi)始利用斑點(diǎn)法來(lái)直接測(cè)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(cè)霧滴大小和分布的方法。由于實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)同時(shí)需要專業(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(cè)量。這階段主要利用顯微鏡人工測(cè)量霧滴尺寸，工作量大，且準(zhǔn)確性較差。

     當(dāng)霧滴尺寸過(guò)小時(shí)，霧滴極易揮發(fā)，漂移也多，不易準(zhǔn)確測(cè)得。所以，為了更的測(cè)量霧滴尺寸與分布規(guī)律，人們發(fā)明了許多基于光學(xué)的測(cè)量系統(tǒng)，激光粒度儀就是其中代表。當(dāng)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(xiàn)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(qiáng)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(hào)或光散射信號(hào)。這種儀器測(cè)量精度極高，由于采用激光技術(shù)對(duì)霧滴進(jìn)行非接觸式測(cè)量，使測(cè)量誤差減低到很低，當(dāng)霧滴直徑為1微米時(shí)，誤差不大于4%，測(cè)量數(shù)值幾乎無(wú)需修正；汽車(chē)測(cè)量過(guò)程極為迅速、簡(jiǎn)單對(duì)空氣中的霧滴的測(cè)量量不超過(guò)幾秒，測(cè)量的結(jié)果經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可迅速打印處理；測(cè)量的結(jié)果經(jīng)計(jì)算處理后可迅速打印出來(lái)；測(cè)量范圍可達(dá)0.5微米-3500微米。這一范圍手工測(cè)量是達(dá)不到的，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，目前國(guó)外研究的激光粒度儀還可以測(cè)量霧滴的速度。

四、激光粒度儀在噴嘴行業(yè)中的應(yīng)用

　激光粒度測(cè)量?jī)x是近年來(lái)興起的一種新型粒度檢測(cè)設(shè)備，它具有實(shí)時(shí)檢測(cè)特性使其擁有廣泛的應(yīng)用范圍。隨著噴嘴測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，激光粒度儀在噴霧實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛地受到重視。武漢科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)噴嘴的實(shí)驗(yàn)中采用的winner318型激光粒度儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其測(cè)試結(jié)果如下：