一种新型的雾化制冷喷嘴及系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型的雾化制冷喷嘴及系统，和传统的雾化制冷技术相比，该装置提供了一种可以提高雾化制冷效果的空心圆锥式雾化喷头，包括切向进液孔、旋转室和喷嘴孔；切向进液孔在空心圆锥式雾化喷头顶端，旋转室在空心圆锥式雾化喷头的中空部位，切向进液孔与旋转室连接，旋转室底部连接喷嘴孔；同时本实用新型公开了一种新型的雾化制冷喷嘴系统，该系统为液力式雾化喷射冷却系统，包括制冷剂贮瓶、阀门组件和雾化喷射组件3个基本单元，雾化喷射组件包含新型的雾化制冷喷嘴，结构简单、可快速经济地获得高质量的弥雾滴、增大了吸热的表面积、制冷效率高，有效利用雾化制冷解决生产发热的问题。
【专利说明】
一种新型的雾化制冷喷嘴及系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于解决生产发热的雾化制冷领域，尤其涉及一种新型的雾化制冷喷 嘴及系统。
【背景技术】
[0002] 在工业生产中，雾化制冷是解决生产发热的一条有效途径。以高功率固体激光器 为例，其在使用过程中，绝大部分能量转化成废热，如何及时散发废热、解决大量废热严重 降低激光光束质量、甚至损害激光介质的问题是研制大功率固体激光器必须攻克的关键技 术之一。雾化制冷具有较高的换热系数、较低的流量、冷却均匀等优点，因此雾化制冷技术 是解决此类问题的一条有效途径。
[0003] 近年来国内外相关学者主要在研究雾化制冷技术中的制冷工质的成分和比例，射 流的速度对换热性能的影响。但是在实际应用中，由于现有的技术中喷嘴结构复杂、无法快 速经济地获得高质量的弥雾滴、制冷效率低等缺点使得雾化制冷这一有效的制冷途径无法 得到大规模的推广。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型为了解决上述问题，提供了一种新型的雾化制冷喷嘴及系统，该新型 雾化制冷喷嘴为一种可以提高雾化制冷效果的空心圆锥式雾化喷头，其系统为液力式雾化 喷射冷却系统。本实用新型结构简单，能够产生雾滴直径足够小的弥雾滴，增大吸热的表面 积，提尚制冷效率。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0006] -种新型的雾化制冷喷嘴，包括空心圆锥式雾化喷头，所述空心圆锥式雾化喷头， 包括切向进液孔、旋转室和喷嘴孔;切向进液孔在空心圆锥式雾化喷头顶端，旋转室在空心 圆锥式雾化喷头的中空部位，切向进液孔与旋转室连接，旋转室底部连接喷嘴孔。
[0007] 所述切向进液孔的形状为长方形，为了均匀喷雾，空心圆锥式雾化喷头的旋转室 顶端连接2个切向进液孔。
[0008] 所述切向进液孔的长度L由切向进液孔的宽度b决定，取L/b = 3~6。
[0009] 所述喷嘴孔为圆柱形，其圆柱面的表面粗糙度为1.6~3.2。且在喷嘴孔入口处和 出口处表面光滑。
[0010]所述空心圆锥式雾化喷头，其工作原理为：
[0011] 高压液体进入空心圆锥式雾化喷头的切向进液孔后，液体高速流入空心圆锥式雾 化喷头的旋转室，液体部分静压转为动能使液体做旋转运动。根据自由漩涡动量守恒定律， 旋转速度和半径成反比，越靠近轴心旋转速度越大，最后在空心圆锥式雾化喷头中央形成 一股压力等于大气压的空气旋流，液体则形成绕空气旋转的环形液膜从喷嘴喷出，液膜伸 长变薄拉成细丝，离喷嘴孔越远，液膜被展开的越薄，最终液体破裂为弥雾滴。
[0012] -种新型的雾化制冷喷嘴系统，为液力式雾化喷射冷却系统，包括制冷剂贮瓶、阀 门组件和雾化喷射组件。制冷剂贮瓶的出口连接阀门组件的一端，阀门组件的另一端连接 雾化喷射组件;所述雾化喷射组件，包含本实用新型所述的新型的雾化制冷喷嘴。
[0013] 所述制冷剂贮瓶存储带压制冷剂。
[0014] 所述阀门组件，包括制冷剂充罐控制功能单元与制冷剂流动控制功能单元。
[0015] 所述制冷剂充灌控制功能单元采用单向阀或截止阀。
[0016] 所述制冷剂流动控制功能单元采用电磁阀或电爆阀。
[0017] 所述雾化喷射组件，其喷出的雾滴直径控制在50~100μπι。
[0018] 本实用新型的有益效果为：
[0019] (1)本实用新型喷射的雾滴为制冷效果最优的弥雾滴。雾化制冷原理就是液滴汽 化吸热，微小的液滴在目标区域停留的短时间内会吸收大量热量汽化，因此雾滴直径大小 对制冷效果影响巨大。在实际情况中，制冷效果与雾滴直径大小并非线性关系，直径过小 时，单个液滴制冷量太小，制冷效果反而大幅降低，并且雾化成本也很高。研究发现，将雾滴 直径大小控制在弥雾滴具有最优的制冷效果。
[0020] (2)本实用新型喷射的雾型是适合于雾化制冷的空心圆锥。空心圆锥式雾化喷头 中的液体在旋转室内高速旋转，从喷嘴孔喷出后因受离心力而呈现空心圆锥状，空心圆锥 式的喷头产生的液滴直径小、适用于喷雾量小的场合，很适合用在雾化制冷上。
【附图说明】
[0021 ]图1为空心圆锥式雾化喷头纵切面示意图；
[0022]图2为空心圆锥式雾化喷头横切面示意图；
[0023]图3为液力式雾化的雾型；
[0024] 图4为新型的雾化制冷喷嘴系统示意图。
[0025] 其中，1.旋转室，2 .喷嘴孔，3.切向进液孔，4.制冷剂贮瓶，5 .阀门组件，6.雾化喷 射组件。
【具体实施方式】：
[0026] 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0027] 如图1与图2所示，一种新型雾化制冷喷嘴，采用了可以提高雾化制冷效果的空心 圆锥式雾化喷头，所述空心圆锥式雾化喷头，包括切向进液孔3、旋转室1和喷嘴孔2。切向进 液孔3在空心圆锥式雾化喷头顶端，旋转室1在空心圆锥式雾化喷头的中空部位，切向进液 孔3与旋转室1连接，旋转室1底部连接喷嘴孔2。
[0028] 所述切向进液孔3的形状为长方形，为了均匀喷雾，空心圆锥式雾化喷头的旋转室 顶端连接2个切向进液孔。
[0029] 所述切向进液孔的长度L由切向进液孔的宽度b决定，取L/b = 3~6。
[0030] 所述喷嘴孔2为圆柱形，其圆柱面的表面粗糙度为1.6~3.2。且在喷嘴孔入口处和 出口处不允许有毛刺。
[0031] 所述空心圆锥式雾化喷头工作原理是:所述一种新型雾化制冷喷嘴中的空心圆锥 式雾化喷头利用液体涡流的离心力使液体雾化。高压液体进入空心圆锥式雾化喷头的切向 进液孔后，液体高速流入空心圆锥式雾化喷头的旋转室，液体部分静压转为动能使液体做 旋转运动。根据自由漩涡动量守恒定律，旋转速度和半径成反比，越靠近轴心旋转速度越 大，最后形成一股压力等于大气压的空气旋流，液体则形成绕空气旋转的环形液膜从喷嘴 孔中喷出，液膜伸长变薄拉成细丝，离喷嘴孔越远，液膜被展开的越薄，最终液体破裂为细 小雾滴。雾滴在惯性力的作用下，喷洒在目标空间上。
[0032] 所述空心圆锥式雾化喷头的特点是：当压力增大时，液体进入空心圆锥式雾化喷 头后的旋转型旋转速度越快，喷出的雾滴切向速度越大，喷雾角随着喷雾量的增大而增大， 但雾滴直径减小；当压力增大到一定数值后，若继续增大，喷雾角的增大和雾滴直径的减小 反而不显著；内摩擦增大，阻力随着增大，消耗于空心圆锥式雾化喷头内部的能量迅速增 大。当压力下降时，液体流速和雾化情况完全相反，下降到一定数值后，空心圆锥式雾化喷 头就不起喷雾作用了。
[0033] 空心圆锥式雾化喷头的设计，是使工质在压力的推动下，通过喷嘴孔，使其有足够 的速度、能量而扩散，通常先形成薄膜状，然后再形成不稳定的、大小不一的雾滴。
[0034] 雾滴的雾化方式存在三种类型，即雾滴破碎、射流破碎和液膜破碎。由于液体的雾 化方式不同，产生的雾滴的运动轨迹也差别很大。不同的喷头和雾化参数，也使得所产生的 雾滴的运动过程十分复杂。液力式雾化下，雾滴的运动轨迹在不考虑风力等情况的影响下， 可以近似认为是直线运动，雾滴的重力与从喷头获得能量相比可以忽略不计。这种喷雾方 式产生的雾型，主要取决于喷嘴的形式和喷雾压力，如图3所示。
[0035]根据经典的Dombroski和Fraser理论，液膜的形成及其性质是由液体工质的性质 (如粘度、表面张力和密度等)和射流的雷诺数所决定的。液膜边缘的形成是由于液膜质量 的惯性与它的表面张力达到平衡的结果，液膜进一步发展，惯性力超过表面张力，就会分化 为雾滴。这样，液体在离开喷嘴孔时所具有的能量减去液膜开始分化为雾滴时所具有的能 力，就等于液体在形成和发展液膜过程中所消耗的能量。忽略雾化过程中的摩擦及工质的 重力等耗散影响，我们可以通过建立雾化过程前后的能量平衡方程来分析影响雾化的因 素。
[0036] 为了说明雾滴形成各个过程中的能量变换，在液膜中分离出一个质量为Am的小 块，假设该小块以V^m的速度从液膜中分离出来，并形成直径为d、初速度为V的雾滴。为简化 能量方程，做以下假设：
[0037] (1 )△ m小块在液膜中的表面积相对于形成雾滴后的表面积可以忽略不计；
[0038] (2)雾滴在形成时受表面张力、粘度和密度等液体性质的影响；
[0039] (3)雾滴在形成过程中没有热交换；
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]式中：g-重力加速度;σ-液体的表面张力;μ-液体的绝对粘度；Ah-液膜边缘 与雾滴形成时所处位置之间的垂直距离。
[0044]假设雾滴在径向方向上生成，用Vs代表雾滴生产时液膜的径向速度。对于给定向， 式（1)可以写成：
[0045]
[0046] 根据雾滴形成的过程和本文提出的假设，对雾滴直径设置一个下限，令Vmax=0，则 (2)式可以修正为：
[0047]
[0048]用Vsmax表示雾滴形成处液膜最大的径向速度，因为V2smax远大于2gAh，由⑶式可 以得到S*盛吉；.
[0049]
[0050] 雾滴的分类是按雾滴的大小分类进行的，沿用较多的是Matthew提出分类方法，如 表1所示。
[0051 ]表1雾滴类型按大小的分类方法
[0053] 对于特定的制冷场合，在选择合适的雾滴直径大小时，应考虑雾滴从空心圆锥式 雾化喷头向目标空间的运动，以及重力、静电等因素对雾滴运动的影响。有以上推导可知在 同等的能量条件下为了减少制冷液体使用量，使用大量直径小的雾滴，可以获得对目标空 间有效的覆盖和较好的制冷效果。本实用新型的空心圆锥式雾化喷头喷嘴孔喷出的雾滴为 弥雾滴。
[0054] 当液体被分离为弥雾滴时，其表面积会大大增加。这种非线性的关系对弥雾滴的 利用是非常有利的。由于雾滴直径的减小引起雾滴表面积的增加，使雾滴与空气的接触面 积增大，挥发性增强。这种变化的结果是:在湿度较小的空气中，弥雾滴能够在目标空间迅 速汽化，达到制冷的效果。
[0055] -种新型的雾化制冷喷嘴系统，为液力式雾化喷射冷却系统，包括制冷剂贮瓶4、 阀门组件5和雾化喷射组件6。制冷剂贮瓶4的出口连接阀门组件5的一端，阀门组件5的另一 端连接雾化喷射组件6;所述雾化喷射组件6,包含本实用新型所述的新型的雾化制冷喷嘴。
[0056] 所述制冷剂贮瓶4存储带压制冷剂。
[0057] 所述阀门组件5,包括制冷剂充罐控制功能单元与制冷剂流动控制功能单元。
[0058] 所述制冷剂充灌控制功能单元采用单向阀或截止阀。
[0059] 所述制冷剂流动控制功能单元采用电磁阀或电爆阀。
[0060] 所述雾化喷射组件6,其喷出的雾滴直径控制在50~100μπι;液力式雾化喷射冷却 系统进行制冷工作后对制冷剂不进行回收循环再利用，因此其制冷时间取决于制冷剂携带 量。液力式雾化喷射冷却系统适用于短期内工作的高热流密度设备的热防护。
[0061]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 一种新型的雾化制冷喷嘴，其特征是:包括空心圆锥式雾化喷头； 所述空心圆锥式雾化喷头，包括切向进液孔、旋转室和喷嘴孔;切向进液孔在空心圆锥 式雾化喷头顶端，旋转室在空心圆锥式雾化喷头的中空部位，切向进液孔与旋转室连接，旋 转室底部连接喷嘴孔。2. 如权利要求1所述的一种新型的雾化制冷喷嘴，其特征是： 所述切向进液孔的形状为长方形，圆锥式喷头的旋转室顶端连接2个切向进液孔； 所述切向进液孔的长度L由切向进液孔的宽度b决定，取L/b = 3~6; 所述喷嘴孔圆柱形，其圆柱面的表面粗糙度为1.6~3.2;且喷嘴孔入口处和出口处表 面光滑。3. -种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:包括制冷剂贮瓶、阀门组件和雾化喷射组 件； 所述制冷剂贮瓶的出口连接阀门组件的一端，阀门组件的另一端连接雾化喷射组件； 所述雾化喷射组件包含权利要求1中所述的新型的雾化制冷喷嘴。4. 如权利要求3所述的一种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:所述制冷剂贮瓶存储 带压制冷剂。5. 如权利要求3所述的一种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:所述阀门组件，包括 制冷剂充罐控制功能单元与制冷剂流动控制功能单元。6. 如权利要求5所述的一种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:所述制冷剂充灌控制 功能单元采用单向阀或截止阀。7. 如权利要求5所述的一种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:所述制冷剂流动控制 功能单元采用电磁阀或电爆阀。8. 如权利要求3所述的一种新型的雾化制冷喷嘴系统，其特征是:所述雾化喷射组件， 其喷出的雾滴直径控制在50~100μπι。
【文档编号】F25B19/02GK205436085SQ201620306718
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】冯磊, 李昭, 袁酊, 唐成凤, 方金钟, 宋超, 凌博
【申请人】冯磊