[发明专利]一种用于剪切稀化流体雾化的单相内剪切喷嘴

说明书

本发明公开了一种用于剪切稀化流体雾化的单相内剪切喷嘴，包括：上喷嘴入口件，中间内剪切件和下喷嘴出口件，中间内剪切件设置在上喷嘴入口件和下喷嘴出口件之间。该单向内剪切喷嘴通过中间内剪切件的设置，可对液体进行多次剪切，降低了喷嘴出口附近的流体粘度，加强了液体射流的失稳和破碎，改善了雾化效果，而且该喷嘴结构简单，可靠性强，便于维护。

技术领域

本发明涉及雾化喷嘴技术领域，更具体的说是涉及一种用于剪切稀化流体雾化的单相内剪切喷嘴。

背景技术

非牛顿流体大量存在于人类的生产生活中，例如生活中常见的如血浆、淋巴液等体液，以及沥青熔浆、淀粉糊等均是非牛顿流体。在例如，在火箭发动机中使用的凝胶推进剂等也属于非牛顿流体的范畴。与牛顿流体所不同的是，非牛顿流体的剪切力与剪切变形速率之间不再是一种简单的线性关系。正是由于非牛顿流体独特的流变特性，导致其在流动时会表现出一些与牛顿流体不同的行为特征，如爬杆效应、无管虹吸和湍流减阻等，也使得非牛顿流体在日常生活和工业生产中有广泛的潜在应用。

剪切稀化流体是典型的非牛顿流体，其流变特性如图1剪切稀化流体的流变曲线所示，其中x轴代表剪切速率(1/s)，y轴代表表观粘度(mPa·s)，从图1可以看出，剪切稀化流体的宏观粘度随着剪切速度的提高而逐渐减小。例如，火箭发动机中凝胶推进剂属于剪切稀化流体的一种，由于其兼具固体推进剂准备时间短、易贮存以及液体推进剂多次启动、推力可调的优点，从而吸引了国内外大量学者的研究，取得了一系列的成果。然而由于该类剪切稀化流体自身较高的粘度以及复杂多变的流变特性，使用传统的压力喷嘴难以保证其具有良好的雾化效果。雾化问题是制约着剪切稀化流体在工业生产中的更大范围应用的主要瓶颈之一，也成为了国内外专家学者的研究重点。

因此，如何提供一种结构简单而高效的单相喷嘴，以改善剪切稀化流体的雾化效果，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单而高效的单相喷嘴，以改善剪切稀化流体的雾化效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于剪切稀化流体雾化的单相内剪切喷嘴，包括：

上喷嘴入口件，所述上喷嘴入口件内部具有贯穿其上下表面的第一液体通道；

下喷嘴出口件，所述下喷嘴出口件内部由上至下具有相互连通的第二液体通道和喷雾出孔；

中间内剪切件，所述中间内剪切件包括：连接板和置于所述第一液体通道和所述第二液体通道内的内剪切结构，所述连接板夹设在所述上喷嘴入口件底端面和所述下喷嘴出口件顶端面之间，且所述上喷嘴入口件、所述连接板和所述下喷嘴出口件三者固定连接，所述连接板中部设有通孔，所述内剪切结构置于所述通孔内，且所述内剪切结构外周通过肋板与所述通孔内孔壁固定连接，所述内剪切结构与所述通孔之间的空隙构成用于连通所述第一液体通道和所述第二液体通道的连通通道，所述第一液体通道、所述第二液体通道、所述通孔与所述内剪切结构之间的空隙构成液体剪切通道。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于剪切稀化流体雾化的单相内剪切喷嘴，通过中间内剪切件的设置，当流体进入到液体剪切通道时，内剪切结构对流体进行剪切，可降低剪切稀化流体的表观粘度，使得喷嘴产生的圆柱射流更易破碎呈液滴，从而达到改善雾化的效果，同时本发明结构简单，可靠性高。

进一步的，所述内剪切结构包括：前段、中段、后段，所述前段为完整的锥体结构，所述前段置于所述第一液体通道内，所述前段的小端靠近所述第一液体通道的上通道口布置，所述中段为圆柱体结构，且其外周侧通过所述肋板与所述通孔内孔壁固定连接，所述中段与所述通孔之间的空隙构成所述连通通道，所述中段顶端面与所述前段的大端固定连接，所述后段置于所述第二液体通道内，所述后段为倒置且截断的锥体结构或完整的锥体结构，所述后段的大端与所述中段底端面固定连接。