| Рис. 8.1. Схема течения жидкости и газа в акустической форсунке |  |
Влияние геометрических размеров акустической форсунки на ее характеристики и выбор оптимальных значений этих размеров рассмотрим на примере газоструйной форсунки (рис. 8.3). Опыты проводили при давлениях подачи воздуха от 0,25 до 0,4 МПа-Диаметр сопла для подвода распыливающего агента d изменяли от 2 до 3,5 мм, число сопел п — от 11 до 17, диаметр окружности, описывающей центры сопел для подачи распыливающего агента, d0 — от 13,5 до 15 мм, диаметр резонирующей полости dp — от 17 до 23 мм. [c.182]
Дисперсные характеристики. Чтобы охарактеризовать качество распыливания жидкости акустическими форсунками, рассмотрим зависимость медианного диаметра капли от отношения расхода воздуха, затрачиваемого на распыливание, к расходу жидкости, пропускаемой через форсунку. На графике (рис. 8.12) нанесены приведенные в литературе данные измерений дисперсности распыливания жидкостей акустическими форсунками в зависимости от их конструктивных схем и полученные в работе [47] данные для исследованных схем форсунок. Как видно, большая часть точек укладывается в полосу, для которой разброс по медианному диаметру составляет 200—250%1 [c.190]
Рис 8.12. Зависимость медианного диаметра капель от отношения массовых расходов воздуха и жидкости 0В/0Ж для акустических форсунок различных конструкций (форсунки со стержнями, с радиальной подачей воздуха, двусторонние). [c.191]
Акустические форсунки представляют собой конструктивное соединение источника акустических колебаний (генератора-излучателя) и устройства для подвода жидкости. [c.192]
Акустическая форсунка, приведенная на рис. 8.16, в, выполнена таким образом, что жидкостная пленка образуется при истечении жидкости из отверстий, расположенных под углом к трансформирующей площадке, и перекрывает выход, из генератора. Акустические колебания возникают в зоне, расположенной между установленными радиально соплами и резонаторами. Такая форсунка может быть использована в том случае, когда необходимо получить факел в форме изолированных полос. [c.195]
| Рис. 8.20. Схемы акустических форсунок |  |
Форсунки комбинированные Коническая пленка 17 Концевой эффект 58 Корневой угол факела в акустических форсунках 190 схема расчета 9 в центробежно-струйной форсунке [c.250]
Форсунки с вихревым генератором (вихревые) конструктивно не отличаются от центробежных генерация акустических колебаний осуществляется в результате пульсации образующегося на оси генератора вихря, давление в котором меньше атмосферного. Поскольку генератор соединен с атмосфер ой, происходит выравнивание давлений благодаря подводу из окружающей среды газа, скорость которого под действием вращающегося жидкостного потока увеличивается до скорости пограничного слоя, образуемого ядром вихря. Давление в центре вихря уменьшается до некоторой отрицательной величины, и цикл повторяется. В вихревых генераторах создаются акустические колебания небольшой интенсивности их к. п. д. не превышает 3%. [c.180]
Акустические характеристики форсунки. Из графика (рис. 8.4, а) следует, что на к. п. д. генератора существенно влияет [c.183]
На рис. 8.13 представлены графики зависимости среднего размера капель от акустической мощности генератора Wa и толщины жидкостной пленки д. Размер капель dK определен no-уравнению d P = /(6), полученному при Wa = 2l3 Вт. Приведенные на графике зависимости удовлетворительно описываются уравнением d p = / 6°>64/flV 51 (где D — коэффициент, зависящий от равномерности пленки, отношения углов р и ап и размеров-торцевой части форсунки для оптимального варианта D = - [c.191]
Акустические колебания в форсунке генерируются направлением сверхзвукового потока газа из сопла в резонансную полость, отстоящую от среза сопла на расстоянии одной длины волны или 3/2 длины волны излучаемых колебании. [c.193]
Наиболее перспективным, на наш взгляд, является подвод жидкости в зону. акустических колебаний в виде пленки. Этот способ позволяет при малых давлениях подачи жидкости создать "достаточно тонкую пленку, разрушающуюся лри незначительных затратах мощности. На рис. 8.16 представлены варианты конструктивных схем таких форсунок. [c.194]
В форсунке, показанной на рис. 8.16,6, жидкость подводится по центральному каналу в кольцевую щель. На пути ее движения, внутри резонирующей полости, выполнена площадка, на которой жидкостная струя трансформируется в жидкостную пленку и подается в резонирующую полость. Здесь газожидкостная смесь генерирует акустические колебания, в поле которых и происходит распыливание. Диапазон регулирования производительности форсунки (1 30) и наличие в жидкостном тракте [c.194]
В форсунке с радиальной подачей жидкости в область разрежения, образующуюся за резонатором (рис. 8.17,д), полностью устраняется противодавление жидкости, но уменьшается эффект акустического диспергирования. Предлагаемая схема может быть использована при диспергировании небольших расходов жидкости. [c.196]
На рис. 8.18, а изображена форсунка, подающая жидкость в зону акустических колебаний из выносных сопел. Успешным решением струйной подачи является ориентация отверстий, выполненных в торце корпуса форсунки вокруг генератора, таким образом, что их оси и ось форсунки представляют собой скрещивающиеся прямые (рис. 8.18,6). Такое решение/ позволяет расширить расходные характеристики форсунки и получить факел в форме конуса. При этом энергия акустических колебаний используется полнее, так как звуковые волны и вытекающие струи взаимодействуют под прямым (или близким к прямому) углом. - [c.197]
Конструкция форсунки с тороидальным генератором акустических колебаний (статическая сирена) показана на рис. 8.20, а. Струя газа (пар или воздух) под высоким давлением подается в две тороидальные полости. Ударяясь об острый край полости Л, она отклоняется по круговой траектории внутри полости. Вблизи нижнего края полости Б газовый поток пересекает основной проходящий поток газа и прерывает его, вызывая его пульсации Частота звуковой волны, генерируемой в устройстве, зависит от поперечного сечения резонансной полости и остается постоянной при изменении диаметра тороида. Выходная мощность зависит от величины газового потока и возрастает с увеличением диаметра тороида. [c.198]
Форсунки с динамическими сиренами. Такие форсунки не имеют системы, вырабатывающей акустические колебания. Принцип действия их основан на механическом прерывании потока газа (рис. 8.20,6). Газ под давлением поступает из канала в ротор турбины и сообщает ему вращательное движение. Затем газ направляется в полости, образованные лопатками колеса, откуда через отверстия проходит в зону распыливания жидкости. Отверстия периодически перекрываются секциями вращающегося колеса, в результате происходит прерывание потока [c.198]
Динамические сирены, имеющие к. п. д. 30—40%, позволяют получать большие акустические мощности и обеспечивают плавное регулирование частоты (от нескольких герц до нескольких мегагерц). Однако использование их для создания форсунок сдерживается большими размерами, сложностью эксплуатации (ввиду наличия вращающихся частей) и изготовления. [c.199]
Форсунки с вихревыми генераторами акустических колебаний. Вихревые генераторы акустических колебаний относятся к наиболее простым излучателям звука. Механизм звукообразования в вихревом генераторе показан на рис. 8.20, в. [c.199]
В работе [57] проанализирована потеря устойчивости жидкой пленки при воздействии на нее пульсаций окружающего газа применительно к акустической форсунке со струйным излучателем. В устье излучателя, вблизи которого образуется жидкая пленка, пульсационные изменения претерпевает как скорость газа, так и его давление. Между ними имеется определенная взаимосвязь, которую можно установить, решив газодинамическую задачу о течении вблизи устья излучателя. [c.177]
Пленка толщиной h подвергается воздействию пульсирующей скорости газового потока с обеих сторон. Такой случай, по-видимому, не встречается в схемах акустических форсунок, юднако представляет общий интерес. [c.178]
Все акустические форсунки отличаются между собой типом ге-лератора акустических колебаний и делятся на пять основных трупп форсунки без стержней со струйным излучателем Гарт-мана со статическим или динамическим генератором с вихревым генератором. [c.180]
При гидравлических исследованиях центробежного завихри-теля газоструйной акустической форсунки определяли коэффициент расхода и угол выхода жидкостной пленки в зависимости от изменения геометрических размеров проточной части (рис. 8.3 и табл. 2) и параметров подачи распиливаемой жидкости и энергоносителя, [c.183]
К. п. д. завихрителя ц может быть приближенно определен и работы [193] для завихрителя акустической форсунки т = 0,83, Тогда формула (8.19) примет вид [c.189]
Кроме перечисленных факторов на качество распыливания-жидкости акустическими форсунками влияют диаметр и число-отверстий для подачи жидкости в зону распыливания. Так, при изменении производительности форсунки от 42 до 660 кг/ч и диаметра отверстий для подачи жидкости от 0,8 до 2,1 мм средний размер капель увеличивается от 65 до 160 мкм. При неизменных отношениях GJGX, несмотря на увеличение диаметра отверстий, рост среднего диаметра капель не наблюдался, а увеличение числа отверстий вело к росту dM, что, по-видимому, является результатом торможения воздушного потока и, следовательно,. уменьшения кинетической энергии струи. Вероятно, для повы- [c.191]
На основании проведенных исследований получены [47]i зависимости, позволяющие рассчитать акустическую форсунку со струйным генератором Гартмана. К ним относятся рассмотренные ранее уравнения (8.13) — (8.20), а также приведенные ниже уравнения [c.192]
Среди различных схем акустических форсунок существуют и такие, в которых применяют комбинированное акустическое распыливание, т. е. генерацию колебаний как в потоке жидкости, так и в потоке газа. На рис. 8.19, а приведена форсунка, в которой для увеличения мощности звукового поля и интенсификации распыливания газожидкостная смесь первоначально подводится в вихревой генератор, а затем — в соосно расположенный газоструйный. 3 форсунке, представленной на рис. 8.19,6, газ приобретает вращательно-поступательное движение в зави-хрителе и подается в газоструйный акустический генератор. Распиливаемая жидкость направляется в генератор вихревого [c.197]
Экспериментально установлено, что капиллярно-волновой гипотезой вполне удовлетворительно можно объяснить закономерности распыливания слоя жидкости ультразвуковыми колебаниями в диапазоне частот 13—3000 кГц. В области ультразвуковых колебаний частотой выше 3000 кГц процесс распыливания жидкости обусловлен наряду с капиллярно-волновыми эффектами еще и кавитацией. Расчеты [152] показали, что амплитуда ударной волны, возникающей при схлопывании кавитаци-онного пузырька и распространяющейся в слое жидкости при частоте накладываемых колебаний 2 МГц, вызывает такое вертикальное смещение, которое может возбудить на поверхности жидкости стоячие капиллярные волны конечной амплитуды и вызвать образование капель. При уменьшении частоты колебаний амплитуда ударной волны уменьшается. Поскольку частоты накладываемых колебаний в форсунках с акустическими излучателями не превосходят нескольких сотен килогерц, по-видимому, капиллярно-волновая гипотеза в данном случае наиболее приемлема. [c.176]
Наиболее перспективны форсунки со струйным излучателем Гартмана (газоструйные форсунки), обеспечивающие распиливание значительных количеств жидкости при малых давлениях подачи. Они характеризуются широким диапазоном регулирования производительности, высокой интенсивностью акустических колебаний, высоким к. п. д. генератора, простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. [c.181]
Отличительная особенность газоструйных форсунок — генерация колебаний при встрече прямоструйного потока распыли-.вающего агента, вытекающего из сопла или группы сопел, с преградой, выполняемой чаще всего в виде одной или нескольких полостей, называемых резонансными и обращенных откры/ тым входом навстречу потоку. Акустическое поле создается газоструйным излучателем путем преобразования постоянного давления газа в переменное звуковое. Энергия высокочастотных колебаний подводится к жидкости со стороны воздуха (газа или пара). [c.181]
На рис. 8.14,6 показана схема форсунки, в которой распы-ливающий агент подается в центральную часть форсунки, поступает в полость, образованную стержнем и соплом, и через кольцевую щель вытекает в резонирующую полость, закрепленную на конце стержня. Между резонирующей полостью и соплом генерируются акустические колебания. В зону акустических колебаний жидкость подается- через отверстия, расположенные вокруг сопла для подвода распыливающего агента. [c.193]
| Рис. 8.19. Форсунки со стержневым излучателем Гартмана и комбинированным акустическим распиливанием |  |