用于改变多相射流的特性的设备和方法 |
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| 申请号 | CN200980101941.1 | 申请日 | 2009-01-09 | 公开(公告)号 | CN101909761B | 公开(公告)日 | 2013-05-01 |
| 申请人 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司; 图鲁兹国立理工学院; 科学研究国家中心; | 发明人 | B·拉贝戈尔; T·普安索; N·盖泽内克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种设备和一种方法，其用于通过多相射流与一股或多股致动射流之间的 流体 相互作用来喷射具有可变方向和/或开度的多相射流。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于喷射可变方向和/或可变展幅多相射流的设备，所述设备包括： |
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| 说明书全文 | 用于改变多相射流的特性的设备和方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于改变多相射流的特性而不中断所述射流的设备和方法，以及其应用。本发明更具体地涉及用于改变多相射流的方向和/或展幅的设备和方法，所述设备在多相射流含有液体颗粒的分散体的情况下允许改变所述液体颗粒的颗粒尺寸。 背景技术 [0002] 许多工业应用或方法采用喷射液体或粉末化或粉末状固体，其形式为含有所述液体和/或固体的分散体的气态射流，下文称为多相射流。 [0003] 例如，使用细微分散液体或固体燃料的燃烧方法或技术，或可替代地，采用液氮的喷射射流来冷却食品的冻结方法，就是这种情况。在两种情形中，多相射流的特性决定该方法的性能(包括：在一种情形中火焰和热传递的长度，而在另一种情形中冷却的速度和均匀度)。 [0004] 如果能够改变方向和/或展幅，并且特别是其中该方法发生的封闭空间中的多相射流的方向和展幅，而无需中断该方法，则通常将是有益的。例如，如果能够使从液体燃料如重柴油的雾化或从粉煤的喷射得到的射流倾斜以便能够在操作期间暂时使火焰朝装料定向(当需要增加火焰向装料的热传递时)，或能够改变所得到的射流的定向以避免热点，则将是有益的。 [0005] 现有技术已提出若干用于改变多相射流的定向(取向)的方案。 [0006] 常规上，使用其定向发生变化的喷射装置，或可替代地，使用具有至少一个其定向发生变化的喷嘴的喷射装置，形成可变定向两相射流。然而，用于改变两相射流的定向的机械系统具有可靠性和耐久性的问题，特别是在不利环境如燃烧炉和低温装置中。 [0007] 现有技术也提出了用于改变两相射流的方向的所谓的非机械系统。 [0008] EP-A-0545357记载了这样一种雾化装置，其能够确定使用雾化气体的环形射流从液体或粉末状可雾化材料得到的两相射流的方向。根据EP-A-0545357，将流控气体喷射到雾化区上游的环形射流中，以便迫使雾化气体经过传送截面与流控气体的喷射相对的部分，并因此产生不对称的两相射流，其轴线相对于环形射流的轴线倾斜。此技术允许两相射流关于喷射器的轴线的倾斜度从0°改变为20°。然而，此技术的主要缺点是所得到的偏向射流中可雾化材料的不均匀喷射，射流在流控气体喷射点的相同一侧上有明显缺陷。 [0009] WO-A-9744618也公开了一种包括燃烧器炉体的燃烧器，所述燃烧器炉体设有由多个主氧化剂管道包围的中央燃料管道，主氧化剂管道本身被多个副氧化剂管道包围，燃料可为在一些氧化剂中雾化的液体燃料，或可替代地，由一些氧化剂携带的粉碎的固态燃料。通过从副氧化剂带走更大或更小量的主氧化剂，能够改变火焰的位置和形状。从中间至极限位置的最大火焰偏向(偏离)被限制在约15°(即总计最多30°)。另外，这种燃烧器的设计比较麻烦，因为燃料管道、多个主氧化剂管道和多个副氧化剂管道是在燃烧器炉体中形成的，该燃烧器炉体在熔炉的燃烧室上方打开。燃烧器炉体一般由比较难以制造的高熔点材料制成，特别是在小尺寸系统的情况下。 [0010] 本发明的目的 [0011] 本发明的一个目的是提供一种坚固和优化的设备，其允许多相射流的方向和/或展幅的大幅变化而无需中断射流。 发明内容[0012] 在本文中，“多相射流”的含义是液体在气体中的分散体、固体在气体中的分散体，或液体和固体在气体中的分散体，其在空间中的主导方向上前进。“两相射流”的含义是液体在气体中的分散体或固体在气体中的分散 体，其在空间中的主导方向上前进。 [0013] 射流的“展幅”表示，对于从管道出来的射流，从离开管道处的射流或火焰的对称轴线至射流表面的母线(génératrice)所测定的角度。在实践中，该角度通常对应于管道的对称纵向轴线与在射流表面的母线之间的角度。 [0014] 射流的定向或方向被限定为垂直于用于流体的通道截面并且定向在流动方向上(也就是说，从上游至下游的方向)的矢量。 [0015] 本发明更具体地涉及一种用于喷射可变方向和/或可变展幅的多相射流的设备。根据本发明，该设备包括喷射装置，也称为雾化装置，其具有用于以受控制或受调节的动量(impulsion)喷射多相射流的主开口。主开口具有截面积Sp并且位于主平面中。从主开口射出的多相射流的方向称为主方向。 [0016] 该设备还包括喷嘴，也称为吹口(mouth-piece)，喷射装置的主开口向该喷嘴的内部打开。此喷嘴具有用于多相射流的出口开口，该出口开口位于出口平面中并且在与主开口相对的一侧(在主方向上)上，从而从主开口射出的多相射流(也称为“主射流”)在经由出口开口离开喷嘴之前经过喷嘴。 [0017] 该设备还包括至少一个通道，其具有用于将具有受控制或受调节的动量的气态致动射流喷射到喷嘴中的副开口。该至少一个通道如此定位，即使得从副开口射出的相应的致动射流冲击在喷嘴内部的多相射流上。 [0018] 离开副开口的致动射流的方向称为副方向。该副方向与垂直于主方向的平面形成角度θ，该角度θ小于90°并且大于或等于0°，优选0°≤θ≤80°，更优选0°≤θ≤30°，当θ大致等于0°时，也就是说，当致动射流的副方向处于垂直于离开喷射装置的主开口的多相射流的主方向的平面中时，致动射流的作用最明显。当θ不等于 0°时，对应的致动射流的方向在主方向上具有在从主开口朝出口开口的方向上延伸的分量。 [0019] 如下文将更详细地说明，该设备可借助于相互作用改变离开出口开口的多相射流的方向和/或展幅，并且更具体地，借助于一股或多股致动射流 对从喷射装置发射的多相射流的冲击，而无需中断多相射流并且无需求助于比方说枢轴的机械致动器。 [0020] “Proceedings of FEDSM’02 Joint US ASME-European Fluid Engineering Division Summer Meeting of July 14-18，2002”以及由V.Faivre和Th.Poinsot在《Journal of Turbulence》2004年三月第5卷第1期第24页发表的文章“Experimental and numerical investigations of jet active control for combustion applications”公开了在气态单向射流周围使用四股副射流的特别构造，以通过副射流与主射流之间的相互作用使火焰稳定。观察到了更宽的喷出展角。 [0021] 副开口具有它们的中心点或惯性中心，其与喷嘴的主开口位于其中的主平面相距距离L1，并且与喷嘴的出口开口位于其中的出口平面相距距离L2。L1和L2优选小于或等于副开口的截面积Ss的平方根的十倍。副开口的中心点或惯性中心对应于副开口与从所述副开口发射的致动射流(对应的致动射流)的轴线之间的交点，或可替代地，该出口开口与该副开口的对应通道(也就是说，具有该副开口的通道)的轴线之间的交点。当副开口的形状为圆形时，其中心点为圆的中心。距离L1和L2是平行于主方向测量的。 [0022] 喷嘴优选由金属制成。 [0023] 喷嘴可被制造/加工为与喷射装置一体的部分。生产喷嘴的更实用的方式是单独制造/加工它，并且然后如上文所述将其安装在喷射装置上。喷嘴更具体地具有安装在具有喷嘴主开口的喷嘴端部上的块体或端部部件的形式。 [0024] 通常，在副开口的高度处喷嘴的内部截面垂直于主方向并且该内部截面的截面积大于或等于喷射装置的主开口的截面积Sp。 [0025] 该喷射装置可为气体辅助型喷射装置。在这种情况下，喷射装置通常包括用于供应要喷射的液体或粉末的中央管道以及用于供应雾化气体的包围中央管道的环形管道。在喷射装置的出口开口处，多相射流通过从环形管道发射的雾化气体的射流夹带从中央管道发射的液体或粉末而形成。 [0026] 该喷射装置可为机械喷射装置。如果它是机械喷射装置，则喷射装置通常包括用于供应液体的中央管道，流体的压力在该管道中转换成动能。离开喷射部分的高速液体射流将夹带一些周围的气体，该气体的量足以产生两相射流。机械喷射装置的主截面的尺寸通常比用于相同流量的待雾化流体的辅助喷射装置的主截面的尺寸小一个数量级。 [0027] 该喷射装置可为乳液喷射装置。如果它是乳液喷射装置，则该喷射装置通常包括主平面中的中央管道开口，该中央管道开口用于喷射液体在气体中的分散体或气体中的粉末化固体。通过使液体流和气态流互相适当接触，在喷射装置内部产生多相射流。乳液喷射装置的主截面的尺寸的数量级通常与用于相同流量的待雾化液体的辅助喷射装置的主截面的尺寸的数量级相同。 [0028] 该喷射装置可为混合式，结合了辅助喷射装置和乳液喷射装置的概念。 [0029] 有利地，主开口的截面积的平方根与副开口的截面积的平方根之间的比值大于或等于0.25并且小于或等于10.0 优选大于或等于1并且小于或等于10。 [0030] 当喷射装置是气体辅助型、乳液型或混合型喷射装置时，主开口的截面积的平方根与副开口的截面积的平方根之间的比值大于或等于1并且小于或等于10，优选大于或等于3并且小于或等于7。当喷射装置为机械喷射装置时，该同一比值优选大于或等于0.25并且小于或等于4。 [0031] 根据本发明的设备的一个实施例，其特别允许喷射可变定向多相射流，该设备包括至少一个通道以使得从副开口发射的致动射流的相应副方向与从主开口发射的主射流的主方向相交(正割，sécante)或接近相交。在这种情况下，该致动射流与从主开口发射的主射流之间的冲击将在(喷嘴的)出口开口产生多相射流，其在(喷射装置的)主开口的出口相对于多相射流的主方向偏离，从出口开口发射的多相射流更具体地在离开致动射流的副开口的方向上偏离。从出口开口向主方向的左侧发射的致动射流因此将在出口开口的出口产生多相射流，其相对主方向向右偏离。 [0032] 因此，仅一股其副方向与主方向相交或接近相交的致动射流能够在一 个方向上改变多相射流的方向(单方向效应)。 [0033] 使用几股致动射流，其副方向与主方向相交或接近相交，能够获得多方向效应(其中多相射流的方向在几个方向上变化)。 [0034] 根据一个实施例，该设备包括至少两个通道，以使得从副开口发射的致动射流的对应副方向与从主开口发射的主射流的主方向相交或接近相交，所述副开口优选位于与主方向垂直的同一个平面中，或换句话说，与喷射装置的主开口位于其中的主平面相距相同的距离L1。 [0035] 当这两个对应的副开口一侧一个地各自位于主射流的轴线的任一侧时，可使多相射流在出口开口的出口处相对于主方向沿两个相反的方向偏离，例如使用从位于主方向右侧的副开口发射的致动射流则偏向左侧，而使用从位于主方向的左侧的副开口发射的致动射流则偏向右侧。 [0036] 另一方面，当由两个副开口中的一个的方向和主方向限定的平面与由两个副开口中的另一个的方向和主方向限定的平面不重合时，可在这两个平面中使多相射流偏离，或如果两股致动射流同时喷射则甚至在两个平面之间某处的平面中使多相射流偏离。优选地，由两个副开口中的一个和主方向限定的平面垂直于由两个副开口中的另一个和主方向限定的平面。 [0037] 使用在主方向周围的四个副开口，能够实现离开出口开口的多相射流的方向相对于主方向的很宽泛的变化。在这种情况下，该设备可特别地包括四个通道，其定位的方式是从对应的副开口发射的致动射流的副方向与主方向相交或接近相交，这些对应的副开口中的两个与主方向限定出第一平面并且一侧一个地各自位于该主方向的任一侧上，其它两个对应的副开口与主方向限定出第二平面并且也一侧一个地各自位于该主方向的任一侧上，第一平面优选垂直于第二平面并且四个对应的副开口优选位于垂直于主方向的同一个平面中(与喷射装置的主开口位于其中的主平面相距相同距离L1)。 [0038] 根据本发明的设备的一个实施例，其允许喷射可变展幅的多相射流，该设备包括至少一个通道以使得从对应的副开口发射的致动射流的副方向与从主开口发射的主射流的主方向基本上不共面。在这种情况下，致动射 流与多相射流之间在喷嘴内部的相互作用或冲击形成从出口开口发射的多相射流，该多相射流的展幅大于在缺少致动射流的情况下获得的多相射流的展幅。 [0039] 当使用几股致动射流时，最终多相射流的展幅加宽的效应增强，这些致动射流的副方向与主方向不共面且定向在围绕主方向的同一旋转方向上。 [0040] 因此，根据本发明的设备可包括至少两个通道，其定向的方式是从对应的副开口发射的致动射流的副方向与从主开口发射的主射流的主方向基本上不共面，并且从对应的副开口发射的副射流定向在关于主方向的同一旋转方向上。这些对应的副开口有利地位于垂直于主方向的同一个平面中(与喷射装置的主开口位于其中的主平面相距相同的距离L1)。它们可一侧一个地各自位于主方向的任一侧上。它们可等距地定位，使得主方向和两个对应的副开口之一限定出的平面垂直于主方向和两个对应的副开口的另一个限定出的平面。 [0041] 当该设备包括在主方向周围的三个或四个副开口时，获得特别有效地改变多相射流的展幅的设备。此类设备可特别地包括三个或四个通道，其定位的方式是三个或四个对应的副开口位于垂直于主方向的同一个平面中，并且从对应的副开口发射的致动射流的副方向与主方向基本上不共面，从对应的副开口发射的三股或四股致动射流围绕主方向定向在相同的定向方向上。 [0042] 本发明还涉及根据本发明用以改变多相射流的定向和/或展幅的设备的用途。 [0043] 因此，本发明更具体地涉及一种用于借助于根据上文所述的实施例之一的设备改变多相射流的定向和/或展幅的方法，并且其中： [0044] ·多相射流通过喷射装置的主开口喷射到喷嘴中，所述多相射流在主方向上喷射并且具有受调节的动量， [0045] ·至少一股致动射流通过通道的副开口喷射到喷嘴中，每股致动射流以受调节的动量并且在副方向上喷射，以使得副射流在喷嘴内部冲击在多相射流上。 [0046] 每股致动射流的副方向与垂直于主方向的平面形成角度θ，该角度θ小于90°并且大于或等于0°，优选0°≤θ≤80°并且更优选0°≤θ≤30°，当角度θ基本等于0°(致动射流基本上垂直于主方向)时致动射流对多相射流的影响最明显。 [0047] 根据本发明的方法，通过改变至少一股致动射流的受调节的动量来改变离开喷嘴的出口开口的多相射流的定向和/或展幅。 [0048] 如上文所述，根据本发明的方法允许通过将至少一股致动射流沿副方向喷射到喷嘴中来改变多相射流的定向，所述副方向与从主开口发射的多相射流的主方向相交或接近相交。通过改变其副方向与主方向相交或接近相交的至少一股致动射流的受调节的动量，来改变离开喷嘴的出口开口的多相射流的定向。 [0049] 多相射流在副方向上相对于主方向的偏离随着致动射流的动量(相对于从主开口发射的多相射流的动量)而增加。在缺乏致动射流(致动射流动量＝0)的情况下，从喷嘴的出口开口发射的多相射流将与主方向(从喷射装置的主开口发射的多相射流的方向)基本上相同。 [0050] 上文已关于对应的设备描述根据本发明用于改变多相射流的定向的方法的各种实施例(致动射流的数量、对应的副开口的位置等)。 [0051] 一般而言，支配多相射流的偏向的物理参数将是致动射流的动量与雾化装置产生的两相射流的动量的比值。在实践中，通过调节雾化气体和致动射流的动量且更具体为流量的适当控制，上述参数可用来来控制或调节从出口开口发射的多相射流的定向。 [0052] 如上文所述，根据本发明的方法，可通过将至少一股致动射流喷射到喷嘴中而改变多相射流的展幅，其中致动射流的副方向与从主开口发射的主射流的主方向基本上不共面。在这种情况下，通过改变其副方向与主方向基本上不共面的至少一股致动射流的受调节的动量来改变离开喷嘴的出口开口的多相射流的展幅。 [0053] 从出口开口发射的多相射流的展幅随着致动射流的动量而增加。 [0054] 如上文已提及，当这些致动射流关于主方向定向在同一旋转方向上时，通过将几股致动射流喷射到喷嘴中，并且致动射流的副方向与从主开口发射的主射流的主方向基本上不共面，则能够更明显地增大所获得最终多相射流的展幅。 [0055] 上文已关于对应的设备描述根据本发明用于改变多相射流的展幅的方法的各种实施例(致动射流的数量、对应的副开口的位置等)。 [0056] 控制多相射流的偏离的物理参数一般将是致动射流的动量与雾化装置产生的两相射流的动量的比值。在实践中，通过使用调节雾化气体和致动射流的动量且一般而言为流量的控制装置，该参数用来控制或调节从出口开口发射的多相射流的定向。 [0057] 在实践中，致动射流的动量更通常地通过调节所述致动射流的流量来改变。 [0058] 当希望从出口开口发射的多相射流化学成分并且特别是气体含量在其定向和/或展幅改变的情况下保持不变时，可提供具有受调节的总气源和气体分接装置的装置，以便将总气源的一部分分接至一个或多个通道来喷射一股或多股致动射流。在这种情况下，通过改变总气源的转向至对应通道的那部分来改变致动射流的动量。当多股射流含有燃料和氧化剂的混合物时，该设备和方法的这种实施方式可证实是特别有利的。 [0059] 多相射流可为双相射流，并且更具体地为液体/气体双相射流或固体/气体双相射流。 [0060] 根据本发明一个有利的应用，多相射流含有液氮的分散体。 [0061] 根据本发明另一有利的应用，该多相射流包括液体燃料和/或固体燃料的分散体。在这种情况下，当多相射流是气态氧化剂中的分散体时通常是有利的。当多相射流含有气态氧化剂时，该氧化剂可为空气。 [0062] 然而，当多相射流的气相是氧化剂时，该氧化剂在一定情况下还可具有体积百分比为至少40％、优选至少50％并且更优选至少90％的氧含量。 [0063] 根据本发明的方法使得可改变分散体占据的体积以及颗粒的速度。在液体分散体的情况下，本发明还使得可改变液体颗粒的颗粒尺寸分布。 [0064] 本发明特别地使得可使用控制参数线性改变多相射流的定向，所述控制参数为：喷射到喷嘴中的多相射流的动量与喷射的致动射流的动量的比值。 [0065] 在喷射设备或所述设备的喷嘴不做任何机械运动的情况下改变多相射流的定向或展幅的选择是特别有利的，因为在工业环境中，由于通常不利的条件如很低或很高的温度和/或灰尘或腐蚀性物质的水平高，此类机构的整体性随着时间推移而难以保持。 附图说明 [0066] 结合图1至图7，在以下借助于非限制性示例给出的示例性实施例的帮助下，将更好地理解本发明。 [0067] -图1a、图1b和图1c示意性地示出根据本发明的设备的两个实施例，图1a示出穿过设备的纵向截面，图1b示出穿过用于改变多相射流的定向的喷嘴的截面，以及图1c示出穿过用于改变多相射流的展幅的喷嘴的截面。 [0068] -图2示出已借助于根据本发明的设备发生偏向的双相射流的图， [0069] -图3和图4显示了致动射流的流量与雾化气体射流的流量之间的比值对离开设备的多相射流的偏离的影响， [0070] -图5和图6显示了致动射流的流量与雾化气体射流的流量之间的比值对离开设备的多相射流的加宽程度的影响， [0071] -图7显示了致动射流的流量与雾化气体射流的流量的比值对多相射流中的液体颗粒的平均颗粒尺寸的影响。 具体实施方式[0072] 本发明使用称为致动射流的气态射流来控制由喷射装置产生的多相射流的方向(定向)和/或展幅，该喷射装置在液体/气体多相射流的情况下通常被称为雾化装置。 [0073] 图1显示了根据本发明的包括气体辅助型雾化装置11和喷嘴15的设 备。 [0074] 雾化装置11包括用于供应待喷射的液体的中央管道12和包围该中央管道12并用于供应雾化气体的环形管道13。中央管道12和环形管道13通向雾化装置11的主开口14。因此，液体射流在主开口的中心喷射并且在该主开口中被环形气态雾化射流包围。高速环形射流的动能使液体射流雾化，以便在主开口14下游获得在主方向X-X上的液体/气体双相射流，液体/气体分散体正好出现在雾化装置的出口处。 [0075] 两相射流中的液滴的典型尺寸以数十微米计。 [0076] 根据本发明，该设备包括用于喷射气态致动射流的通道16。对应于所述通道16的副开口17位于在雾化装置11的主开口13下游的喷嘴15中。这些副开口17位于垂直于两相射流的主轴线X-X的平面(分别地，图1b和图1c的平面)中。 [0077] 为四股致动射流构造示出了两种不同的通道和对应的副开口的设置。 [0078] 图1b显示了致动射流的径向布局，也就是说，在此图中，通道16和副开口17定位的方式是，从副开口17发射的致动射流具有副方向(通过箭头表示)，其与两相射流的主方向X-X相交。本发明的该实施例使得能够改变离开喷嘴15的出口开口18的多相射流的方向。 [0079] 图1c显示了从副开口17发射的致动射流的切向布局。在此图中，通道16和副开口17定位的方式是，从副开口17发射的致动射流的副方向(通过直箭头表示)不与主方向X-X共面，但全部定向在关于主方向的一个并且相同的旋转方向(通过两个弯曲箭头表示)上。当一个或多个致动射流冲击在喷嘴内部的多相射流上时，这引起从出口开口18发射的两相射流的展幅的加宽。 [0080] 以下尺寸在图1上标出： [0081] -同轴雾化装置的尺寸： [0082] D1：用于供应液体的中央管道的直径 [0083] Dgi：环形雾化气体管道的内径 [0084] Dge：环形雾化气体管道的外径 [0085] -控制系统的尺寸： [0086] Do：设备的出口开口的直径 [0087] H：与主方向X-X成直角的方向上测定的出口开口与主开口之间的距离 [0088] d1：通道的第一特征尺寸 [0089] d2：通道的第二特征尺寸 [0090] [0091] L1：副开口的中心点与主平面之间的距离。 [0092] L2：副开口的轴线的中心点与出口平面之间的距离。 [0093] 通常，距离L1和L2介于副开口17的截面积的平方根的一倍与十倍之间，其中，距离L1和L2是平行于主方向X-X测定的副开口17的中心点分别与主开口13的平面与出口开口18的平面之间的距离。副开口17的截面积的平方根对应于在该副开口的致动射流的截面积。下文将副开口17的截面积的平方根/在该副开口17的出口处的致动射流的截面的平方根，称为致动射流的特征尺寸d。 [0094] 致动射流的特征尺寸，对于对应的通道16中的给定流体流量，决定致动射流的动量。 [0095] 为了实现多相射流的定向的明显偏离(参见图1b)，希望最大化喷射到喷嘴15中的致动射流的动量与离开主开口13的多相射流的动量的比值，但应注意以下事实：在实践中，通道的特征尺寸一般受到制造限制。 [0096] 作用在多相射流上的副射流的数量将通常局限于四股，因为更大数量的副射流不会明显提高设备和方法的性能，但会引起构造困难和更高的制造成本。此外，由于致动器定位在接近主开口13和出口开口18的区域，所以由于空间方面的原因，这限制了它们的数量。 [0097] 下文的示例涉及根据本发明用于改变多相射流的定向或展幅的设备和方法的应用。 [0098] 用于改变多相射流(示例1至3)的定向的设备实质上如图1a和图1b所示，仅一股致动射流具有与喷射到喷嘴中的主方向相交的副方向。 [0099] 用于改变多相射流的展幅的设备(示例4至6)实质上如图1a和图1c所示，喷射四股致动射流。 [0100] 在图3至6中，z是在设备的出口开口下游的距离(沿主方向测定)，在z处分别测量偏角(α)和加宽(L-L0)/L0。在z＝0处的测量因此是直接在出口开口的出口处的测量，L0是多相射流在z＝0时的宽度，也就是说，在出口开口处的宽度。 [0101] 控制参数 [0102] 在示例中(用于恒定的致动射流特征宽度)，用于根据本发明的设备和方法的操作参数是一个或多个通道中的作为致动射流的气体流量和环形雾化射流中的气体流量的比值。 [0103] 对于本文献中测定的所有结果而言，通过致动器和雾化射流的气体的总流量已保持恒定。 [0104] 多相射流的偏离 [0105] 示例1至3：多相射流的偏离 [0106] 示例1 [0107] 多相射流的偏向定义为离开喷嘴的出口开口18的多相射流的方向与离开雾化装置的主开口的多相射流的主方向X-X之间的角度。 [0108] 该角度能够使用背照射逆光照相法(ombroscopie)在控制室的出口从多相射流的包络线来测量(参见图2)。 [0109] 图2显示了空气辅助型雾化装置产生的水的两相射流或“喷射”的装置和处理图像，该雾化装置借助于该设备受到致动射流的作用以改变多相射流的定向。用于本例的喷射条件是：水流量的大小为6g/s，环形雾化射流中的气体流量的大小为1.3g/s，并且致动器中的气体流量为0.7g/s。所观察到的两相射流经其偏向的角度为约30°。 [0110] 示例2 [0111] 图3显示了控制参数在用于改变多相射流的方向的设备(图1a和图1b)中对两相射流的偏向的影响，其中Do＝7.5mm并且d1＝3.0mm。 [0112] 在此图中首先应该注意的是，液体射流的偏向角度随着离开喷射器的距离增加而减小。此结果可通过承受重力作用的液滴的弹道学来解释(这里喷射器定位在向下竖直位置)。 [0113] 应该特别注意的是，两相射流的偏向角度大致随着控制参数线性增加。此现象说明，利用调节各气态射流的动量或流量的控制装置，高动态范围(控制水平和射流能够经其偏离的角度的较大幅度)和控制参数因此提供了对多相射流的方向的良好控制。 [0114] 另外，该第一构造获得的最大值大于通过公知非机械系统(例如，EP-A-0545357的系统)获得的最大值。 [0115] 示例3 [0116] 图4显示了控制参数在用于改变多相射流(图1a和图1b)的方向的设备中对两相射流的偏向的影响，这里除Do＝5.5mm以外，尺寸和操作条件与图3中相同。因此，这种情况下致动器射流的副开口距离主开口不是很远(较小的H值)。 [0117] 该图显示了射流的偏向角度随着控制水平而大幅增加之后的阈值效应。此外，偏离的最大幅度远远大于前一情形中。 [0118] 因此，可通过适当选择距离H调节射流的偏向幅度和控制系统的动态范围(控制参数与获得的射流的偏向之间的比值)。 [0119] 为了获得很大的幅度，例如有50°或60°那么大，将使用范围介于致动射流的特征尺寸d的0.5倍与1.50倍之间的距离H。相比之下，如果仅希望不具有阈值效应(控制参数与获得的射流的偏离之间的大致线性关系)的基本偏离(30°)，则将选择介于0与0.2×d之间的距离。 [0120] 示例4和5：两相射流的展幅 [0121] 从出口开口发射的多相射流的展幅基于两相射流的包络线限定，该包络线如上所述确定。在实践中，确定射流的加宽水平为两相射流在喷射器下游的给定距离的宽度的相对变化。 [0122] 示例4： [0123] 图5显示了“喷射”的加宽水平的变化，其作为用于切向布局的四股致动射流的控制参数的函数，其中H＝80mm并且d1＝3mm。能够看到连续和线性演变直至控制参数＝5，同样呈现很高的动态范围。 [0124] 示例5： [0125] 如图6所示，对于切向定位的致动器而言，通道的直径d1，以及因此对于相同直径d2，还有通道的尺寸d，不会明显改变控制的效果。在此图中，SW2、SW3和SW5的不同之处在于，在SW2中：d1＝2mm，在SW3中：d1＝3mm，并且在SW5中：d1＝5mm。 [0126] 示例6：两相射流中的颗粒尺寸分布 [0127] 虽然致动射流允许两相射流的方向或其展幅如已经看到的那样改变，但它们也允许改变颗粒尺寸分布，也就是说，它们可以改变液滴的尺寸分布。在此示例8中，使用马尔文(Malvern)光技术(通过颗粒分散光线)来测量平均尺寸(平均跳跃(Sauter)直径)。 [0128] 图7显示了对于切向排列的四股致动射流的平均跳跃直径(D32)的变化。能够看到，平均跳跃直径在直径d1较大(并且因此，在d2恒定、尺寸d较大)的情况下连续增加。相比之下，在d1较小(并且因此，对于d2恒定，d较小)的情况下，颗粒的尺寸增加被快速限制。通道以及因此副开口的尺寸选择，以及由此带来的致动射流在对应的副开口的出口的截面积的尺寸选择，例如将允许在对颗粒尺寸进行或不进行任何明显改变的情况下将射流打开得更宽。 |
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