離心式噴嘴是一種壓力霧化噴嘴，離心式噴嘴的工作原理如下：燃油在一定的壓力作用下，通過切向孔（通常為兩個以上或成對布置）進入旋流室，並在其中做旋轉運動，同時以一定的軸向速度向噴口方向推進，臨近噴口時受旋流室壁面限制而收縮，從不大的噴口旋轉著向外噴出。
基本介紹
- 中文名：離心式噴嘴
- 外文名：Pressure-Swirl Atomizer
- 屬性：機械壓力霧化噴嘴
- 套用：發動機等熱動力設備
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簡單離心式噴嘴
離心式噴嘴中燃油在油壓作用下通過噴嘴內的旋流孔或旋流槽，在噴嘴內產生旋轉，以旋轉液膜的形式噴出噴口，液膜在離心力作用下在噴口處形成空心錐，並與空氣相互作用產生微小的油珠。
下圖1是簡單離心式噴嘴示意圖。燃油從噴嘴旋流室頂部的切向小孔（圖1中只畫了一個，實際為兩個以上），以
速度切向流入，燃油在旋流室中螺旋前進，切向速度和軸向速度分別為
和
，在旋轉運動離心力的作用下，燃油並不充滿旋流室，中間存在一個與外界大氣相通的空心渦。燃油在噴口處旋轉著、呈環狀膜噴出，在出口處切向速度和軸向速度的共同作用下，油膜呈網錐形，此圓錐的平均夾角為β。油束離開噴口時，因不再受噴口壁的限制，與軸線成一扭角射向空間。這些連續的油束在噴口外形成空心雙曲面，如圖2所示。
圖1：簡單離心式噴嘴示意圖
圖2：離心噴嘴油束運動示意圖雙油路離心式噴嘴
實際上對航空發動機而言，由於在高空巡航和低空高速飛行狀態時其空氣量和燃油量相差懸殊，這時僅靠簡單噴嘴通過改變供油壓力來改變供油量已不能滿足要求。例如，發動機的最大和最小供油量往往相差20倍以上，供油壓差須相差400倍。為了保證噴油霧化質量，最低油壓一般不小於0.5 MPa，則最高油壓將達200 MPa。這么高的油壓將帶來供油系統更高的複雜性和危險性，很難為發動機供油系統所接受。因此，須設法採用別的措施滿足要求。
從流量公式可知，流量不僅和供油壓差的方根成比例，而且還和噴口面積成正比。為了增加供油量，可以加大噴口面積。
增大面積通常有以下兩種辦法：
（1）增加噴頭數，這在主燃燒室中幾乎不可能；
（2）在一個噴頭上布置兩個噴口，設計兩股油路分別供油，稱為主、副油路，這樣的離心式噴嘴稱為雙油路離心式噴嘴。
典型的雙油路離心式噴嘴如下圖所示，其中（a）為雙油路單噴口，（b）為雙油路雙噴口。雙油路雙噴口噴嘴可形成兩層油膜，旋轉力向相反，增加了相互間的擾動速度，可加快油膜破裂，改善霧化。
雙油路離心式噴嘴示意圖離心式噴嘴特點
離心式噴嘴的主要特點，靠燃油壓力將燃油在從噴嘴噴出之前先在噴嘴內形成高速旋轉運動。為了形成在噴嘴內的旋轉，在噴嘴內通常設有旋流槽或孔，當燃油在油壓的作用下通過旋流槽或孔時則產生旋轉。液體離開噴口後，在離心力作用下層成薄的油膜，這對改善霧化起了重要作用，因此稱之為離心式噴嘴。
雖然有靠噴嘴旋轉而產生液體霧化的，離心力也起了同樣重要的作用，但為了名稱上的區別，及考慮到歷史上沿襲的稱呼，把後者以其旋轉的特點命名為旋轉噴嘴。
離心式噴嘴自1902年使用以來，已發展出不少類型。最早期採用螺旋槽或切向槽產生高速旋轉流動。後來改進為旋渦室造成高速旋渦的流動，所以有人稱這種噴嘴為旋渦噴嘴。這種離心式噴嘴由於流動阻力損失比螺旋槽的小，並且結構簡單、製造也較方便，所以它是離心式噴嘴的基本型式。
在航空燃氣輪機中，離心式噴嘴仍作為以一種主要的或基本形式的燃油噴嘴被廣泛使用。之所以被說成是主要的或基本的，是因為還有很多的航空燃氣輪機採用它。現代航空發動機即使採用如先進的空氣霧化噴嘴，但是為了解決發動機在低轉速範圍時氣流流速較低，氣流對燃油的作用強度低，而霧化效果差的問題，燃油噴出時仍設計成具有離心式噴嘴的效果，使得低轉速範圍時藉助離心力的作用產生儘可能好的霧化性能。所以說離心式噴嘴是航空燃氣輪機燃油噴嘴的基本型，離心式噴嘴霧化的形態如下圖所示。
離心式噴嘴霧化照片