超高壓水霧化簡介

超高壓水霧化的一個應用，就是用來制作觸媒合金粉末，它采用鐵基材料經(jīng)高溫熔煉、高壓水霧化破碎，經(jīng)真空干燥后制成。用其合成的金剛石晶型好、顏色金黃。粉末觸媒合成金剛石試驗結(jié)果表明：可提高合成單產(chǎn)，減少硬質(zhì)合金和原材料消耗，降低金剛石的生產(chǎn)成本，同時既能合成高產(chǎn)磨料級金剛石，又能合成優(yōu)質(zhì)粗顆粒和高品級金剛石。粉末觸媒合成的金剛石單晶以六至八面體為主，晶型完整率高，晶體內(nèi)較為純凈，包裹體總量不多，分布較為細小彌散，具有良好的室溫和高溫沖擊強度。 2100433B

霧化特性指噴嘴結(jié)構(gòu)、工作參數(shù)、霧化劑及霧化介質(zhì)的物性等因素對噴嘴霧化性能的影響規(guī)律。為了全面評價噴嘴霧化性能，提出了多項指標參數(shù)，主要包括：霧化細度、霧化均勻度，以及霧化錐角等。

霧化噴嘴霧化細度

霧化后的液滴大小反映了霧化的顆粒細度，是評定霧化質(zhì)量的重要指標。一般來說，霧滴的顆粒越細，就越易加熱、蒸發(fā)和燃燒。但是霧化過細也不好，燃料由噴嘴噴出后會馬上被氣流帶走，在某一區(qū)域形成過濃的混合物；而在油滴無法射到的地方，混合物的濃度卻很低。濃度場的這種分布會縮小燃燒穩(wěn)定性范圍，降低燃燒效率。由于液滴直徑的大小是不均勻的，最大和最小有時可相差 50～100 倍，因此只能用液滴平均直徑概念來表示霧化細度。人們提出了多種平均直徑的計算方法，常用的是質(zhì)量中間直徑（MMD）和索太爾平均直徑（SMD 或 D32）。

D32相當于液霧內(nèi)全部液滴的容積與總表面積的比值，它真實反映了液滴群的蒸發(fā)條件，因此對評價霧化質(zhì)量具有重要意義，被廣泛用作燃料噴嘴的重要評價指標。

霧化噴嘴霧化均勻度

霧化均勻度是指燃料霧化后油滴尺寸的均勻程度。霧化均勻度較差，則大液滴數(shù)目較多，這對燃燒是不利的。但過分均勻也是不合理的，因為這會使大部分油液滴集中在某一區(qū)域，而使燃燒室容積得不到充分利用，也使燃燒穩(wěn)定性受到影響。人們常用液滴尺寸的分布來描述霧化均勻度。

霧化噴嘴霧化錐角

從噴嘴噴射出來的燃油噴霧炬是呈中空錐體狀的，它是由許多懸浮于周圍空氣中的，或是在其中運動的細小霧滴組成。一般把噴嘴的出口到噴霧炬外包絡線的兩條切線之間的夾角定義為噴霧錐角。噴霧錐角的大小在很大程度上決定了燃料在燃燒空間的分布情況，應根據(jù)燃燒室尺寸和燃料與空氣的混合條件來選擇噴霧錐角。較大的噴嘴錐角不但可以把燃料充分供應到空氣中，而且能夠從周圍吸入較多的空氣，使其進入到噴霧炬中參加燃料的破碎過程。但是過大的錐角會把燃料噴射到火焰管壁上去，造成積炭和不完全燃燒。當然錐角不宜過小，否則會使燃油液滴不能有效地分布到整個燃燒室空間，過多的噴射到缺氧的回流區(qū)中，造成與空氣的不良混合，發(fā)生析炭，產(chǎn)生排氣冒煙。此外噴霧錐角的大小還影響到火焰外形的長短，如角度較大，火焰則短而粗；反之，則細而長。

超聲霧化法是高速氣流以80-100KHz的頻率和2-2.5馬赫的高速度沖擊液態(tài)金屬流，使其霧化成小液滴，隨后凝固成粉末。高速沖擊由多個哈曼振動波管產(chǎn)生，哈曼管同心分布在金屬液流的四周。每個哈曼管由一個可調(diào)節(jié)的共振腔組成，當氣體通過噴管流出時，氣流能引起伯努利(Bernoulli)效應，達到超音速度，并具有超聲頻率。另外，超聲駐波霧化法也可以產(chǎn)生超聲霧化。跟普通高壓霧化和水霧化的三階段過程相比，超聲霧化金屬液在一個階段就被多個細小射流沖擊剪碎成金屬霧滴，所得粉末尺寸比較集中，平均尺寸小于20μm，粉末收得率超過90%，由枝晶臂間距估算冷卻速度超過106℃/s。超聲霧化能量消耗低，比普通霧化節(jié)能約1/4。目前生產(chǎn)鋁、純鈷、鎳和鐵、鎳基和鈷基合金等已達工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，而對于鈦等高熔點合金仍在進一步實驗研究之中。已有報導采用超聲速層狀氣流由2000℃的金屬和陶瓷熔液制粉獲得成功。 2100433B

霧化液流的手段很多，例如高壓水流或氣流霧化、離心力霧化和超聲波霧化等。采用高壓水流或氣流霧化的方法通常稱為二流霧化。水的冷卻能力強而且價格便宜,因此水霧化是制取金屬或合金粉末最常用的方法。下面以二流等化法制鐵粉為例介紹霧化法生產(chǎn)金屬粉末的基本過程。