Центробежные форсунки имеют либо тангенциальные входные отверстия, либо шнек (или аналогичный элемент), что придает подаваемой жидкости вращательное движение. В сопловом канале жидкость движется вдоль его стенки в виде тонкой пленки, а центр заполняет так называемый воздушный вихрь. При истечении из сопла пленка распадается, образуя факел в виде полого конуса. [c.71]
Ниже рассмотрены работа и конструкции форсунок пяти основных классов. Довольно подробно освещены наиболее распространенные в настоящее время центробежные форсунки. Особое внимание уделено центробежно-струйным форсункам. Учитывая их универсальность, возможность управления распределением плотности орошения, а также тот факт, что большинство из приведенных материалов обобщены впервые, авторы вынесли их в отдельную главу 5. [c.72]
Работ по исследованию распыления жидкости, вытекающей из кольцевого сопла струйных форсунок, практически нет. При малом среднем диаметре кольцевого канала и небольшой ширине его можно ожидать, что основные процессы будут аналогичны протекающим при распыливании жидкостей центробежными форсунками. [c.75]
В форсунках с кольцевым сопловым каналом сравнительно легко регулировать производительность, поэтому их чаще всего используют там, где расход жидкости может изменяться в значительных пределах. Конструкции двух таких форсунок показаны на рис. 4.3. Первая (рис. 4.3, а) успешно испытана при распыливании отработанной серной кислоты в печи термического окисления. Центральный стержень форсунки выполнен полым, что позволило вводить воздух непосредственно в зону начала горения и улучшить полноту сгорания. Масса этой форсунки в шесть раз меньше массы установленной ранее центробежной форсунки. Намного проще ее монтаж и обслуживание. Вторая конструкция (рис. 4.3,6) более удобна при распыливании небольших (до 100 кг/ч) количеств жидкости. [c.75]
Классификация. Принцип действия центробежной форсунки основан на закручивании подаваемой в нее жидкости. Течение жидкости в форсунке обусловлено действием момента количества движения жидких частиц относительно сопла, возникающего при-закручивании жидкости. Жидкость движется вдоль стенки соплового канала форсунки в виде вращающейся пленки, а ядро потока заполняет так называемый воздушный вихрь. При истечении из сопла жидкостная пленка распадается, образуя факел в виде полого конуса, частицы которого разлетаются по прямолинейным траекториям. [c.81]
Коэффициент расхода и корневой угол факела центробежных форсунок можно регулировать в Широком диапазоне, в зависимости от соотношения между размерами сопла, камеры закручивания и входных каналов. [c.81]
Центробежные форсунки можно классифицировать по двум основным признакам —по способу получения закрученного потока жидкости и по конструктивным особенностям. [c.81]
| Рис. 4.9. Схемы центробежных форсунок |  |
Теория и методы расчета центробежных форсунок подробно рассмотрены в фундаментальных работах 2, 82, 193]. Поэтому здесь целесообразно остановиться на вопросе выбора одного из двух известных в настоящее время подходов к описанию течения жидкости в центробежных форсунках, основанных на применении принципа максимального расхода и закона сохранения количества движения. [c.83]
Впервые принцип максимального расхода использован в работе [2] при условии, что для расчета центробежной форсунки гидравлические потери внутри форсунки отсутствуют, а момент количества движения, сообщенный жидкости на входе в камеру закручивания, остается неизменным до выхода ее из форсунки. При этих допущениях получены зависимости, необходимые для определения производительности форсунки G, коэффициента расхода ц, и геометрической характеристики А. В дальнейшем эта методика была уточнена и дополнена с учетом вязкости жидкости и потерь на трение о стенки форсунки [82]. [c.83]
На основании проведенных опытов можно сделать вывод, что течение жидкости в сопле центробежной форсунки может быть сверхкритическим, критическим и докритическим, а это противоречит принципу максимума расхода. Режим течения в форсунке, соответствующий максимуму расхода, не является единственно возможным. Именно этим можно объяснить то, что при исследовании течения жидкости в центробежных форсунках обнаружены отклонения действительных процессов, протекающих в форсунке, от допускаемых в соответствии с принципом максимального расхода. [c.84]
На рис. 4.11,6 показана центробежная форсунка, у которой для уменьшения угла раскрытия факела выходной канал выполнен в форме сопла Л аваля, а расширяющаяся часть — по кривой с углом раскрытия, уменьшающимся в направлении движения жидкости. При этом в распыленном факеле происходит перераспределение между осевой, окружной и радиальной составляющими скорости таким образом, что угол раскрытия факела уменьшается независимо от геометрической характеристики форсунки. На рис. 4.11,6 показана форсунка, у которой камера закручивания выполнена в отдельном узле. [c.85]
| Рис. 4.11. Схемы нерегулируемых неразборных центробежных форсунок |  |
| Рис. 4.12. Схемы нерегулируемых разборных центробежных форсунок |  |
На рис. 4.13,8,0 показаны схемы центробежной форсунки, в которой для повышения дисперсности распиливаемой жидкости выходное сопло выполнено в виде дуг окружности, соединенных между собой отрезками прямых, либо в виде шайбы с каналами. При прохождении жидкостью рифлений, образованных участками дуг окружности и отрезков прямых, факел дробится на капли не только под действием центробежных сил, но дополнительно разрушается в результате механического воздействия кромок сопла. [c.87]
Регулируемые форсунки. Очень часто в ходе технологических процессов необходимо регулировать расход жидкости, сохраняя при этом удовлетворительное качество распыливания. В рассмотренных выше форсунках, изменяя давление, трудно обеспечить приемлемые характеристики процесса в широких пределах изменения расхода жидкости. Известно, например, что в обычной центробежной форсунке расход жидкости приблизительно прямо пропорционален корню квадратному из перепада давления, так что для увеличения расхода в 20 раз требуется увеличить перепад давления в 400 раз. [c.87]
На рис. 4.16,6 дана схема центробежной форсунки, в которой подача жидкости регулируется изменением площади тангенциальных каналов (форсунка с золотником). Особенностью этой форсунки является то, что диаметры тангенциальных отверстий различны и подобраны таким образом, что обеспечивается практически линейная зависимость расхода жидкости от перемещения штока. Производительность форсунки составляет до 1000 кг/ч, диаметр отверстия выходного сопла — 3,5 мм, число тангенциальных отверстий—10 (по 5 в ряд), диаметр их от 0,85 до 1,9 мм, ход золотника со штоком—11 мм. [c.91]
ИСТЕЧЕНИЕ ИЗ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФОРСУНКИ ПОДОГРЕТЫХ, КИПЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ И ПАРОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ [c.92]
В работах [66, 98, 100, 109, 115, 160] изложены основы теории, приведены результаты исследований, даны методы расчета основных параметров (расхода, коэффициента расхода, корневого угла факела и др.)> рассмотрено их влияние на гидравлические характеристики центробежных форсунок при истечении подогретой и кипящей жидкости и парожидкостной смеси. [c.93]
Истечение подогретой жидкости. Как известно, в центробежной форсунке при распыливании холодной жидкости на границе газового вихря избыточное давление равно нулю. При подогреве жидкости до температуры, при которой давление паров не превышает давления среды, в которую происходит истечение, существенных изменений в работе форсунки не происходит, так как при этом избыточное давление на границе вихря также равно нулю. При подогреве жидкости до температуры, при которой давление паров выше давления окружающей среды, избыточное давление Рт на границе газового вихря больше нуля и равно [c.93]
| Рис. 4.19. Схема истечения из центробежной форсунки двухфазной жидкости |  |
Парожидкостная смесь на входе в центробежную форсунку характеризовалась следующими известными параметрами дав- [c.97]
Совместным решением уравнений (4.38) и (4.42). находим искомое значение коэффициента расхода жидкости р,, который представляем в виде зависимости от геометрической характеристики А и комплекса В (рис. 4.23). На графике пунктиром проведена кривая зависимости i=f(A) для истечения холодной жидкости, которую кривые р/ при различных значениях В пересекают в некоторых точках. Это обусловлено тем, что автор [164] принял зависимость, полученную в работе [2] на основе принципа максимального расхода, который недостаточно полно учитывает конструктивные особенности центробежной форсунки. Поэтому в действительности граница будет определяться не одной характеристикой, а областью характеристик. [c.99]
Для центробежных форсунок со шнеком формула (4.43) пригодна только в интервале значений А, при которых площадью, определяющей расход жидкости, является суммарная площадь каналов шнека. Предельное значение геометрической характеристики А, ограничивающее применение (4.43), выражается неравенством [c.101]
Для проверки предлагаемого метода расчета истечения кипящей жидкости через центробежную форсунку с тангенциальным входом и со шнеком в работе [164] использованы данные [115]. Размеры проточной части форсунок с тангенциальным входом составляли диаметр и длина сопла—6 и 30 мм, диаметр и длина камеры закручивания—-27 и 30 мм, диаметр, тангенциального отверстия 10 мм, число отверстий — 2. Шнековая форсунка имела следующие размеры диаметр сопла —2,2 мм, высота и диаметр шнека—16 и 6 мм, число заходов — 3, геометрическая характеристика 0,82. [c.101]
Истечение, парожидкостной смеси. Теория истечения кипя щей жидкости из центробежной форсунки с разделением фаз, предложенная в работах [114, 115, 164], отражает случаи, ког- [c.101]
| Рис. 4,24. Зависимость расхода кипящей жидкости от давления на входе в центробежную форсунку |  |
Для центробежных форсунок с тангенциальными входами и со шнеком соответственно имеем [c.105]
Процесс протекает в камерах сгорания (рис. 97), куда топливо подается обычно через центробежные форсунки, распылива-ющие его для увеличения поверхности испарения и равномерного распределения по объему Камеры. [c.528]
Коэффициент неравномерности в значительной мере определяется и характером распределения плотности орошения по сечению факела. Из всего многообразия встречающихся распределений плотности можно выделить три типичных вида (см. рис. 5.13). Распределение, в котором q максимально на оси и монотонно убывает к периферии факела, характерно для факелов, образующихся при разрушении сплошных струй, поэтому будем называть его струйным. Распределение, при котором q имеет провал на оси, затем возрастает до максимума и после этого монотонно убывает, впервые наблюдалось при распаде полой конической пленки, образующейся вследствие закручивания жидкости в распылителе. Назовем это распределение центробежным, поскольку оно наблюдается в центробежных форсунках. Все промежуточные варианты распределений плотности орошения назовем центробежно-струйным, поскольку (как будет показано ниже) они характерны для цёнтробежно-струй-ных форсунок. [c.9]
По способу получения закрученного потока центробежные форсунки делятся на тангенциальные, шнековые (с винтовым завихрителем) и спиральные (эвольвентные). [c.81]
Однако во многих технологических процессах необходимо изменять расход жидкости. Одним из возможных и практически наиболее целесообразных путей решения задачи, связанной с обеспечением требуемого диапазона изменения расхода жидкости, является применение регулируемых центробежных форсунок. Различают следующие основные типы регулируемых форсунок двухступенчатые, с перепуском жидкости, комбинированные, с золотником и групповые распылители. В двухступенчатых форсунках расход жидкости регулируют изменением давления в одной из ступеней. Давление в другой ступени устанавливают с помощью смонтированного в магистрали клапана. Форсунки обеспечивают перемешивание обоих потоков жидкости, тем самым, достигается хороший раопыл в широком диапазоне изменения расхода. Смешение может осуществляться как внутри форсунки (с одним выходным соплом), так и вне ее (двухсошювые форсунки). Обе ступени форсунок с одним соплом выполняются по классической схеме с камерой закручивания и тангенциальными клапанами. Двухсопловая форсунка имеет два самостоятельных контура. [c.82]
Кроме того, при расчете центробежной форсунки на основе принципа максимума расхода обычно не учитывают влияние формы нхода в сопло, что может привести к существенной неточности. Так, например, если закручивание жидкости исчезаю-ще мало, то, согласно принципу максимума расхода, коэффициент расхода форсунки близок к единице. В действительности же, в зависимости от формы входа в сопло, степень изгиба струи поступающей в него жидкости будет меняться. Возникающими при этом значительными радиальными составляющими скорости и ускорения жидкости пренебречь нельзя. На входе в сопло поток жидкости сжимается, поэтому коэффициент расхода форсунки в рассматриваемом предельном случае может принимать значения от 0,5 до 1. [c.83]
Нерегулируемые форсунки. На рис. 4.И, а изображена схема неразборной плоскофакельной центробежной форсунки, в которой сопло выполнено в виде сектора тора, ограниченного двумя радиальными плоскостями. Щель 3 расположена на образующей тора по всей длине, сопла. Изменяя угол между радиальными плоскостями, можно изменять длину сопла и, следовательно, длину щели в широких пределах. Отношение длины щели к ее ширине в данной форсунке можно обеспечить в пределах до трех. [c.85]
В промышленности широко применяют разборные центробежные форсунки, удобные в эксплуатации, допускающие замену изношенных деталей. Конструктивные схемы таких форсунок представлены на рис. 4.12. Подбирая толщину завихрите-ля в форсунке с пластинчатым завихрителем (4.12, а), можно изменять расход жидкости и корневой угол факела. В форсунке, схема которой дана на рис. 4.12,6, обеспечивается получение плоского факела за счет подвода жидкости во входные каналы, выполненные в виде пазов, размещенных тангенциально к центральному колодцу, т. е. параллельно его оси. [c.86]
На рис. 4.13, а, б показаны схемы центробежных форсунок, в которых жидкость закручивается в многозаходных винтовых каналах. В форсунке со съемным закручивающим элементом (рис. 4.13,6) шнек выполнен как одно целое с распределительной шайбой, в которой имеются отверстия для прохода жидкости. Изменяя угол наклона винтовой линии завихрителя и угол конусности внутренней поверхности корпуса форсунки, можно регулировать длину факела распыла в широких пределах. [c.86]
Возможны и другие схемы регулирования расхода жидкости, например установка блока форсунок. Многосоплбвые форсунки компактны, дают широкий факел и обеспечивают рациональное" заполнение объема, например, сушильной камеры. В качестве примера на рис. 4.18 приведена конструктивная схема многосоплового распылителя, выполненного из пяти центробежных форсунок, соединенных в один блок. Расход жидкости регулируется последовательным выключением форсунок в блоке. Во время работы. распылителя через отключенные форсунки можно пропускать воздух или газ, предохраняющий их от закоксовывания и от перегрева. При этом давление воздуха или газа, пропускаемого через неработающую форсунку, должно на 100—200 кПа превышать давление струи в работающем агрегате. [c.92]
Истечение кипящей жидкости. В работах [114, 115, 164] изложены основы теории, приведены результаты экспериментальных исследований и дана методика расчета расхода кипящей жидкости при истечении из центробежной форсунки с танген--циальным входом и шнековым завихрителем. Опыты показали, что в сопле форсунки у стенки движется жидкость в виде кольца, а в сердцевине потока —пар. Размеры парового вихря зависят от паросодержания в штоке. [c.97]
Опыты показали [160], что при истечении парожидкостной смеси из центробежной форсунки с тангенциальными входными каналами пар отделяется от жидкости в камере закручивания, т. е. после прохождения смеси через тангенциальные каналы, а при истечении из центробежной форсунки со шнеком—в канале шнека. Дальнейшее движение компонентов парожидкостной смеси происходит раздельно, вплоть до выходного соппа (см. рис. 4.19, в). В обоих случаях в камере закручивания и в сопле имеется нерасходная область, т. е. образуется центральный вихрь, аналогичный наблюдаемому при истечении капельной жидкости. [c.102]
Визуальные наблюдения [160] за процессом истечения па-рожидкостной смеси из центробежных форсунок показали, что. в камере закручивания форсунки с тангенциальными вводами парожидкостная смесь образует вращающееся кольцо равномерной толщины по всему периметру камеры (см. рис. 4.19). Вне этого кольца жидкость и пар в камере движутся раздельно. [c.104]
В случае рп = onst, рП2— Pnm, фс=ф2 и А =А. Следовательно, комплекс (рпт/рп2) (фс/ф2) учитывает влияние сжимаемости пара на расход парожидкостной смеси через центробежную форсунку. [c.105]
Смотреть страницы где упоминается термин Центробежные форсунки
: [c.81] [c.104] [c.105]Смотреть главы в:
Основы техники распыливания жидкостей -> Центробежные форсунки