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旋流式复合喷头红外降温特性试验分析

王振 朱森林 刘银水 李良才

王振, 朱森林, 刘银水, 等. 旋流式复合喷头红外降温特性试验分析[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(X): 1–7 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02324
引用本文: 王振, 朱森林, 刘银水, 等. 旋流式复合喷头红外降温特性试验分析[J]. 中国舰船研究, 2022, 17(X): 1–7 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02324
WANG Z, ZHU S L, LIU Y S, et al. Experimental analysis of infrared cooling characteristics of swirl atomizer composite nozzle[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(X): 1–7 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02324
Citation: WANG Z, ZHU S L, LIU Y S, et al. Experimental analysis of infrared cooling characteristics of swirl atomizer composite nozzle[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2022, 17(X): 1–7 doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02324

旋流式复合喷头红外降温特性试验分析

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.02324
基金项目: 国家部委基金资助项目(41408010404)
详细信息
    作者简介:

    王振,男,1986年生,硕士,工程师

    通信作者:

    王振

  • 中图分类号: U664.84+1; TH137

Experimental analysis of infrared cooling characteristics of swirl atomizer composite nozzle

  • 摘要:   目的  针对现有红外降温设备响应时间长、红外降温耗时久的问题,开展优化研究。  方法  利用基于水雾颗粒的吸收、散射和水膜降温双重作用衰减目标物体的红外辐射强度,从而提高红外降温系统响应速率的原理,设计旋流式复合喷头,通过对比试验,分析不同压力下旋流式复合喷头与传统水膜喷头的红外降温特性。  结果  结果表明:当供水压力为0.3,0.5,0.8 MPa时,相比传统水膜喷头,旋流式复合喷头的红外降温耗时分别缩短了27.9%,47.3%,46.2%,且在水雾喷出的瞬间,目标红外辐射温度与真实温度相比分别低了8.62,11.13,11.09 ℃。  结论  研究显示旋流式复合喷头能够有效控制目标的红外降温时长,提高降温效果。
  • 图  1  旋流式雾化喷嘴结构示意图[8]

    Figure  1.  Schematic diagram of swirl atomization nozzle structure[8]

    图  2  旋流式雾化喷嘴旋转室剖视图

    Figure  2.  Cutaway view of swirl atomization nozzle rotating chamber

    图  3  旋流式雾化喷嘴实物图

    Figure  3.  The picture of swirl atomization nozzle

    图  4  激光粒度测试仪的原理图

    Figure  4.  Schematic diagram of the laser particle analyzer

    图  5  旋流式雾化喷嘴液滴直径测量图

    Figure  5.  The droplet diameter measurement diagram of swirl atomization nozzle

    图  6  不同压力下旋流式雾化喷嘴液滴直径分布图

    Figure  6.  The droplet diameter distribution of swirl atomizer nozzles at different pressures

    图  7  试验模型示意图

    Figure  7.  The schematic diagram of experiment model

    图  8  钢板及水膜的温度变化试验曲线

    Figure  8.  The experimental curves of temperature change of the steel plate and water film

    图  9  旋流式复合喷头降温耗时试验曲线

    Figure  9.  The experimental curves of the cooling time-consuming of the swirl atomizer composite nozzle

    图  10  水雾形成瞬间传感器与红外热像仪测温对比图

    Figure  10.  The comparison of temperature between sensor and infrared thermal imaging camera at the moment the water mist forming

    表  1  雾化喷头对比分析

    Table  1.   Comparison analysis of atomizing nozzles

    雾化喷头种类雾化效果结构特点是否容易堵塞附加资源保障噪声
    旋流式喷头液滴直径较小结构简单较小
    撞击式喷头喷雾覆盖面广结构简单,为细长孔结构较小
    气助式喷头液滴直径均匀且细小结构复杂需要压缩空气噪声较大
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    表  2  旋流式雾化喷嘴结构参数的推荐取值

    Table  2.   The recommended values of swirl atomization nozzle structure parameters

    喷嘴结构参数推荐取值范围
    旋转室半径R/mmR/ro≥3
    旋转室长度Lx/mmLx/ro≥2
    出口段长度Lo/mmLo/ro一般取0.5~1.0
    旋转室锥角θ/(º)一般取60~120
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    表  3  旋流式雾化喷嘴液滴直径分布

    Table  3.   The droplet diameter distribution of swirl atomization nozzle

    试验压力/MPaD(V,0.5)/μmD(V,0.99)/μmSMD/μm
    0.1 136.13 216.77 125.15
    0.2 134.17 231.24 121.25
    0.3 127.53 216.69 114.82
    0.4 133.16 195.27 108.58
    0.5 111.53 179.56 101.79
    0.6 111.79 187.55 101.71
    0.7 110.74 175.76 100.94
    0.8 107.31 172.05 98.17
    0.9 105.97 169.91 96.65
    1.0 108.56 154.91 93.94
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    表  4  旋流式复合喷头的试验条件参数

    Table  4.   Experiment conditions parameters of swirl atomizer composite nozzle

    工作压力/MPa钢板初始温度/℃水温/℃环境温度/℃
    0.340.922.334.5
    0.541.522.033.7
    0.842.222.231.4
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    表  5  旋流式复合喷头降温耗时对比

    Table  5.   The comparison of the cooling time-consuming of the swirl atomizer composite nozzle

    工作
    压力/MPa
    水膜降温
    时间/s
    水膜+水雾
    降温
    时间/s
    降温时间
    缩短比例/%
    流量增加
    比例/%
    水雾
    占比/%
    0.3614427.91815
    0.5552947.32419
    0.8392146.21816
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-18
  • 修回日期:  2021-06-05
  • 网络出版日期:  2021-06-19

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