雾化热解用二流体喷嘴介绍与特点

双流体喷嘴这一概念的特点是混合两种流体。二流体喷嘴在雾化热解工艺中扮演着关键角色,其核心作用是将液态前驱体高效雾化成微细液滴,为后续热解反应提供理想的物料形态。

二流体喷嘴

一、工作原理

二流体喷嘴通过高压气体(如压缩空气或氮气)与液体在喷嘴出口处混合,利用高速气流对液体的剪切与冲击作用,将液体破碎成微小液滴。常见结构为同轴设计,即气体在外层、液体在内层,两相在外部或内部混合后喷出,形成均匀细雾。

二、主要特点

雾化粒径细小且均匀

可实现平均粒径在10~50μm之间,粒径分布集中,有利于热解反应的一致性和产物形貌控制。

适用于高粘度或含固液体

相比单流体喷嘴,二流体喷嘴对高粘度液体或含固体颗粒的浆料具有更好的适应性,适合复杂前驱体体系。

调节灵活,适应性强

可通过调节气体压力、液体流量、气液比等参数,灵活控制雾化粒径和喷雾形态,满足不同热解工艺需求。

低压操作,节能性好

雾化过程主要依赖气体动能,液体压力要求较低(通常<0.3MPa),降低系统能耗和设备要求。

适合实验室与工业化应用

小流量型号适用于实验室微量颗粒制备,大流量型号可用于连续化生产,如喷雾干燥、热解包覆等工艺。

粘性液喷雾

二流体喷嘴的特长

1、微粒化性能高

二流体喷嘴能够雾化到平均粒子径10μm或10μm以下,这是一流体喷嘴难以实现的。

2、调整范围大

在粒子径及流量分布保持一定的情况下,可加大喷雾流量的调整范围(调整范围比)为可调整喷量的喷嘴。

3、异物通过径大

与同一水量的一流体喷嘴相比,异物通过径较大。因此能有效防止阻塞。

调整喷雾量范围

1、可调节喷雾量的最小数值和最大数之比,叫调节比,其变化范围视为调整喷雾量范围。

2、一流体喷雾的喷雾量与压力平方根成正比,因此喷雾量的变化受动力的限制很大,喷雾量调整范围较小,而二流体喷嘴是以操作压缩空气压力与液体压力,具有非常广泛的喷雾量调节范围。因此适用于冷却燃烧气体等,必须要喷雾粒子径小,且喷雾量调整范围广的喷嘴时。

气水比

气水比是指空气消耗量/喷雾量,表示方法有体积比与重量比两种,同一喷嘴时,若提高气水比,则其粒径就变小。二流体的气水比指的是体积比。

三、在雾化热解中的应用优势

提高热解效率:细小均匀的液滴增大了比表面积,促进热传导与反应速率。

改善产物形貌:雾化液滴在热解过程中自然收缩成球形,提升粉体球形度和振实密度。

适应热敏材料:干燥时间短(数秒内),适合处理热敏性前驱体,如药物、食品或功能材料。

四、注意事项

防止堵塞:喷嘴孔径较小,需定期清洗,避免高固含量液体造成堵塞。

控制气液比:气液比过高可能导致液滴过小,产量下降;过低则雾化不充分,需优化匹配。

材料选择:处理腐蚀性或高温前驱体时,应选用耐腐蚀材料(如不锈钢、陶瓷)制造喷嘴。

二流体喷嘴凭借其高效的雾化性能、良好的适应性和灵活的调节能力,已成为雾化热解工艺中不可或缺的核心组件,广泛应用于功能粉体、电池材料、催化剂载体的制备中。