1. Boquilla de presión
Al utilizar una boquilla de atomización a presión (directa y centrífuga) para reducir el polvo mediante pulverización, la eficacia de eliminación del polvo depende principalmente de la presión del suministro de agua. La presión necesaria varía según el tamaño de las partículas y el uso previsto. Cuanto más fino sea el polvo, mayor será la presión requerida. Una presión de suministro de agua elevada no solo permite obtener una niebla fina, sino que también hace que sus partículas se desplacen más rápido y que haya más agua en el espacio, lo cual resulta muy beneficioso para los métodos de reducción del polvo basados en el mecanismo de colisión. En función de la dispersión real de las partículas de polvo y de los requisitos de eficacia de reducción, se pueden obtener buenos resultados y beneficios económicos si se consulta la curva correspondiente para seleccionar la presión de agua adecuada. Esta conclusión es aplicable a cualquier lugar de trabajo donde se utilice una boquilla de pulverización a presión para rociar y asentar el polvo de carbón.
2. Boquilla de dos fases
En las boquillas de dos fases, la capacidad de atomización se ve afectada por los siguientes factores:
(1) Influencia del diámetro y la longitud del tubo mezclador
Un diámetro interior menor del tubo mezclador puede aumentar la velocidad relativa de las fases gaseosa y líquida, lo que favorece la atomización, pero afecta a la reagregación de las partículas atomizadas. Si el tubo mezclador es demasiado largo, se pierde demasiada energía del gas y empeora la atomización del flujo líquido; si es demasiado corto, la energía del gas no se aprovecha por completo, lo que provoca una atomización insuficiente del flujo líquido.
(2) Influencia de la boquilla
Al reducir el área de salida, aumenta la caída de presión en la salida, lo que refuerza notablemente el efecto de aceleración de la mezcla de gas y líquido y aumenta su velocidad relativa. Esto también permite descomponer la fase líquida en partículas más finas. Sin embargo, el aumento de la caída de presión en la salida incrementa inevitablemente la presión en el tubo mezclador, lo que reduce la velocidad relativa de las dos fases en su interior y empeora la atomización.
(3) Relación entre la proporción de gas y líquido y el tamaño de las partículas atomizadas
A medida que aumenta la proporción de gas y líquido, disminuye el tamaño de las partículas atomizadas. Por lo tanto, aumentar esta proporción puede incrementar la velocidad relativa de las dos fases y hacer que la película líquida se fragmente más finamente. Sin embargo, cuando la proporción alcanza cierto nivel, el cambio en el tamaño de las partículas deja de ser apreciable.
(4) Variación de la concentración de gotas según la proporción de gas y líquido
Al aumentar la proporción de gas y líquido, disminuye la concentración de partículas de agua, debido a que baja la fracción másica de agua en el aire.
3. Formas de mejorar la atomización de la boquilla
Según el mecanismo de atomización y la investigación experimental, y teniendo en cuenta la experiencia práctica en minas de carbón, las principales formas de mejorar la atomización son las siguientes:
(1) Aumentar la diferencia de velocidad relativa entre las fases gaseosa y líquida para incrementar la fuerza aerodinámica y fragmentar las gotas más finamente que con la fuerza atmosférica.
(2) Para intensificar la colisión, se aumenta la velocidad de salida del líquido por la boquilla, de modo que las gotas expulsadas puedan fragmentarse aún más al chocar. Se ha comprobado que, si la velocidad de salida de las gotas es baja, estas se unen y forman gotas grandes. Si es alta, puede mejorar el grado de atomización. Sin embargo, esto reduce la velocidad relativa del gas y el líquido y empeora la atomización aerodinámica de las gotas.
(3) Los resultados experimentales muestran que la geometría y el tamaño de la boquilla y del tubo mezclador influyen considerablemente en el rendimiento de atomización. Por lo tanto, al diseñar el modelo, además de tener en cuenta su influencia en la atomización, también debemos considerar los cambios en el rendimiento global una vez que se combinan.
(4) Estudiar la relación entre el caudal y la presión del sistema de suministro de agua de pulverización, por un lado, y la geometría de la boquilla y la forma de la estructura, por otro, para mejorar el efecto de atomización. Cuanto mayor sea la presión del agua, más finas serán las partículas de la niebla. Sin embargo, una presión de agua más elevada plantea estos problemas: a. mayor consumo de energía; b. todos los componentes del sistema de suministro de agua quedan sometidos a alta presión, por lo que es fácil que se averíen y su vida útil se acorte, especialmente en el caso del sistema de pulverización interno de los equipos mineros. Esto nos plantea otro tema de investigación: cómo mejorar la estructura del atomizador a presión para obtener partículas finas de niebla con una presión de suministro de agua limitada.
Tras analizar la clasificación y las características, se indican los ámbitos de aplicación de los distintos tipos de boquillas. A partir del análisis de los factores que afectan a su capacidad de atomización, se proponen formas de mejorar su efecto de atomización. Para lograrlo, es necesario adaptar las características de la boquilla a las del sistema de suministro de agua, así como mejorar la calidad del agua y la precisión del filtrado del agua de pulverización.