一种基于拉瓦尔原理的气雾冷却风箱的制作方法

1.本实用新型属于金属材料处理用设备领域，具体涉及一种基于拉瓦尔原理的气雾冷却风箱。


背景技术：

2.在带钢镀后领域，镀后冷却是一个重要参数，它对带钢产品质量有着重要影响。随着锌铝镁等厚板产品不断推广应用，镀后冷却的要求越来越高，不仅要求较高的冷却速度，而且要求较高的冷却均匀度。目前来说，气冷已经不能满足厚板冷却技术要求，气雾冷却是目前适用解决现有问题的技术之一，它已经在带钢镀后领域应用越来越广。
3.但是带钢镀后冷却领域对气雾冷却的要求是冷却速度快且均匀，以避免出现由于换热不均而导致的板面质量问题，冷却速度快就要求有足够雾滴，均匀则是要求雾滴分布均匀。晶花较小时，板面质量较好，因此需要提高冷却速度。当雾滴直径较大时，容易出现雾滴分布不均匀，且容易出现板面黑印。
4.现有的气雾冷却系统主要采用布置喷嘴的形式，雾滴直径主要依赖于雾化喷嘴，由于带钢尺寸远大于单个雾化喷嘴的作用范围，故需要布置很多雾化喷嘴，以保证带钢冷却的均匀性。不同设备之间的关联度较高，因此系统相对复杂，另外因安装误差、流量分布等问题，此系统也极易出现气雾冷却分布不均匀的问题。
5.虽有研究学者在总管或者风箱中布置气雾系统来降低系统的关联度，进而提高系统的可靠性。由于气雾出口与气雾进口之间存在较大的尺寸差异，故容易出现雾滴聚并等问题，尤其是在风箱出口处于高风速条件下，绝大部分雾滴会聚并，从而降低了气雾冷却的有效性和可靠性。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于拉瓦尔原理的气雾冷却风箱，以提高雾滴与流场分布的均匀性，降低雾滴直径，进而满足气雾冷却快速且均匀的要求。
7.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种基于拉瓦尔原理的气雾冷却风箱，包括风箱本体，风箱本体的出口端设有多个气雾出口，风箱本体内由进口至出口方向依序布置有第一纱网、第二纱网以及内部引射风箱；其中第一纱网与第二纱网间隔布置在风箱本体的进口端，内部引射风箱上设有多个引射喷口，该引射喷口与风箱本体上的气雾出口一一对应设置，气雾出口为拉瓦尔喷管，各引射喷口的端口靠近拉瓦尔喷管的喉部处且位于喉部后方。
9.进一步，第一纱网为双层纱网，纱网目数为30～120目。
10.进一步，第二纱网为单层纱网，纱网目数为30～120目。
11.进一步，各引射喷口的中心与对应匹配的气雾出口中心同轴。
12.本实用新型的有益效果在于：
13.1、第一纱网和第二纱网不仅可用来降低雾滴直径，增强雾化喷嘴雾化后的雾滴效
果，还能充当分散网，用于提高雾滴分散性。
14.2、通过内部引射风箱引入所需要的引射风，引射风高速流动形成局部低压，进而引射纱网破碎后的雾滴，引射风与雾滴混合后在拉瓦尔喷管内加速，在喉部达到速度最大值，在此过程中，超高速气流再次破碎雾滴，实现了雾滴直径的降低，其后进入扩张段，携带雾滴的气流速度降低，携带气流加速和减速的过程中雾滴内外压力变化，提高了雾滴空化雾化，进一步降低了雾滴直径。通过引射喷口与拉瓦尔喷管形式的气雾出口实现基于拉瓦尔原理的流动，由于流场的湍流强度较高，因此由湍流带来的混合较强，实现了气流与雾滴的混合，提高了气流与雾滴分布的均匀性。
15.3、通过喉部阻力和出口缝隙阻力实现喷嘴气流和雾滴分布均匀性的再次提高，进而提高了气雾冷却风箱的冷却均匀性。
16.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
17.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
18.图1为本实用新型的结构示意图；
19.图2为图1的a部放大图。
20.附图标记：
21.风箱本体1、气雾出口11、第一纱网2、第二纱网3、内部引射风箱4、引射喷口41、喉部11a、扩张段11b。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
24.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因
此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.请参阅图1～图2，为基于拉瓦尔原理的气雾冷却风箱，包括风箱本体1，风箱本体1的出口端设有多个气雾出口11，风箱本体1的内部由入口至出口方向依序间隔设有第一纱网2、第二纱网3以及内部引射风箱4。其中，第一纱网2和第二纱网3依序布置在风箱本体1的进口(即前述的“入口”)处且靠近雾化喷嘴安装位置，该第一纱网2和第二纱网3用于初始雾化雾滴的再次雾化。内部引射风箱4设置在风箱本体1的中后部，其上设有与气雾出口11对应匹配的引射喷口41，引射喷口41位于风箱本体1的出口处，此处风箱本体1出口端的气雾出口11为拉瓦尔喷管，而各引射喷口41的端口靠近拉瓦尔喷管的喉部11a处且位于喉部后方，从而通过引射喷口41与拉瓦尔喷管的气雾出口11实现基于拉瓦尔原理流动，进而实现引射雾化与混合，进而降低雾滴直径和提高气流与雾滴分布均匀性。
26.具体的，如图2所示，作为气雾出口11的拉瓦尔喷管具有喉部11a与扩张段11b，引射喷口41伸至接近喉部11a的后方(以出口作为“前方”)处，在拉瓦尔喷管形式的气雾出口11内实现内部引射风箱4出口出来的引射射流加速，进而在喉部11a达到最大速度，该速度优选为100m/s。经过喉部11a之后，进入一小段的扩张段11b，从而降低混合后冷却气雾流的流速，防止出口冷却带钢速度过快。
27.该风箱的工作过程在于：首先在雾化喷嘴进行初始雾化，雾化喷嘴喷出的雾滴先撞击第一纱网2，在第一纱网2的作用下实现初始大雾滴破碎，进而降低大直径雾滴比例；然后经过第一层纱网2的雾滴进一步流动并到达第二纱网3，在第二纱网3的作用下，再次破碎大雾滴，并进一步降低雾滴直径；内部引射风箱4引入引射风，经过第二纱网3雾化后的雾滴在自身动力与引射风的引射作用下，一起进入到拉瓦尔喷管形式的气雾出口11，并在拉瓦尔喷管中一起加速并混合，至喉部11a处混合气雾达到速度最大值，然后混合气雾进入扩张段11b，最后从气雾出口11流出，出口速度设置为30-70m/s，这部分从出口流出的携带雾滴的气流用于带钢冷却。
28.内部引射风箱4高风速引射(纱网雾化后的)雾滴，引射后该雾滴即由高速引射风直接破碎，后不断加速并在喉部位达到速度最大值，气流速度提高增强了气流再次破碎雾滴的能力，同时也通过气流流速变化改变了液滴内外压力，从而提高了雾滴空化雾化，减少了大直径雾滴所占的比例，同时在具有拉瓦尔喷管形式气雾出口11实现了拉瓦尔原理流动(即在进入喉部的过程中气流加速，在扩张段中减速)，在拉瓦尔原理流动中实现了气流与雾滴地均匀混合，并在喉部阻力和出口缝隙阻力作用下提高了气流和雾滴分布的均匀性。
29.该风箱的工作原理在于：采用纱网雾化与引射雾化相结合的方式实现雾滴多次雾化，进而降低雾滴直径，同时通过引射雾化实现气雾混合均匀，最后由风箱本体的出口喷出，最终达到了气雾冷却快速且均匀的目的。通过高湍流引射混合流场实现雾滴与流场分布均匀性的提高，同时通过喉部阻力与缝隙阻力实现雾滴与流场分布均匀性的进一步提高，通过雾化喷嘴的初始雾滴先撞击多层纱网、后在内部引射风箱的高速气流引射作用下破碎雾滴，最后在基于拉瓦尔原理的流动中提高雾滴内外压变化、提高空化雾化，实现大雾滴多次雾化，进而降低大直径雾滴所占比例。
30.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本
实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。