Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 30
Текст из файла (страница 30)
При взаимодействии с окружающей средой струя топлива, вытекающая из форсунки, дробится иа отдельные капли. Пример. Найти скорость истечения и расход бепзппз, если диаметр сопла форсупкя гг,=1 мм, коэффициент р схода и=0,6 и коэффяциевт скорости тгг=0,95. если плотпссть бензина тг=0,75 кг/ма и давление топливоподачп ар = 1О кг/смз. Скорость истечения согласно (7. 3) равна ар мг=тм ~г' 2к гг Выражаем все величины в технической системе единиц: Ьр = 10 алг = 10.10г кг/мг; т = 0,75 кг/л = 750 кг/мз; 1О 104 вз = 0,95 1/г 19,6 — = 48,5 м/се к. 750 Выходное отверстие з = — ггз = 0 78 1Π— з мз = 0,78 мм'. 4 с Расход бензина (7,5) 0 = 0,6 0,78 1Π— а тг 19,6 750 1О 104 = 0,0179 кг/сек = 17,9 г/сек. й 2.
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ФОРСУНКН Прямоструйные форсуики дают хороший распыл при относительных скоростях от 100 мрсек и выше. Для получения хорошего распыла при меньших относительных скоростях применяются ц е н т р о б е жные форсунки. В центробежной форсунке сделан завихритель, приводящий струю жидкости в быстрое вращательное движение, благодаря чему при выходе из форсунки жидкость движется не только в осевом, но и в тангенциальном направлении (фиг. 110). Теория «идеальных» центробежных форсунок без учета сил трения разработана советским '197 ученым, докт, техн, наук проф.
Г. Н, Абрамовичем, Л. А. Клячко и другие исследователи уточнили эту теорию для случая течения вязкой жидкости. Существует много конструкций центробежных форсунок. Широко распространены форсунки с тангенциальным подводом топлива (фиг. 111). Форсунка с тангенциальным ц~~ иее подводом состоит из вихревой камеры с выходным отверстием — соплом и подводящих каналов, расположенных по сс цг касательной к вихревой камере.
Топливо входит в вихревую камеру в тангенФорсучиа циальном направлении, двигаясь по спи рали приходит в интенсивное вращац„ тельное движение и вытекает через выходное сопло. Угловая скорость фиг. 11О. Частицы жиакости, жидкости при движении от вихревой вытекающей иа центробежной камеры до выходного отверстия сопла форсунки, лвнжущиеси и в осе возрастает в соответствии с законом сохранения момента количества движения.
Частицы жидкости, выходящие из сопла, двигаясь и в осевом и в тангенциальиом направлении, развертываются в коническую пелену, которая даже при истечении в пустоту на некотором расстоянии от форсунки становится предельно тонкой, теряет устойчивость и распадается на мелкие капли (фиг. 112). Горючее Сопла Викреааа камера фиг. 111. Схема центробежной форсунки Скорость истечения из центробежной форсунки определяется уравнением Бернулли: то= р 1 2д' —, гГ ар Т (7. 8) где ар — избыточное давление, представляющее собой разность между давлением на входе |в форсунку и давлением окру- жающей среды; Т вЂ” плотность жидкости; Ч вЂ” коэффициент скорости, Для идеальной форсунки 9м=1. 198 Скорость истечения образована из тангенциальной твг и осевой гн„ составляющих: тв, = тн з1п —, (7.
9) 2 е ср =твсоз —, л 2 (7. 10) (7. 11) тат тнг+ г С л' где а — корневой угол факКтй распыливания. Весовой расход жидкости 6 = рай) 2ктар, (7. 12) При течении невязкой жидкости момент количества движения лю бой рассматриваемой частицы жидкости остается постоянным: гаага — твгг~ где твг — тангенциальная составляющая скорости на выходе из сопла; г — расстояние от рассматриваемой частицы до оси выходного сопла.
При приближении к выходному отверстию радиус вращения уменьшается, тангенциальная скорость гнг возрастает. Стремясь по инерции двигаться прямолинейно, частицы закрученной струи удаляются от оси вращения и образуют внутри сопла 199 где 5 — площадь выходного отверстия сопла; р — коэффициент расхода. Теория идеальных центробежных форсунок позволяет определить коэффициент расхода форсунки р, корневой угол распыла а, коэффициент живого,,''ф;,;:'~й-; '.': ...'"ыт сечения р и толщину пелены.
Толщина .'. ',~„';,Д~~аЁ ~ф:, ":::.'""' ' ' пелены определяет мелкость распыла '','- й *" 'Ф;,.'-"" '::-;,4ймм, жидкости центробежными форсунками "",, :. '." "~' .'~ф~~;„, Для невязких жидкостей, как, на- -„:,;у:„';;;~"-, ';,.',,:,, -„„:;,~„.„' пример, бензина или воды, теория -', '",-!:*":;:~".~,:;:,,':", '!$:4ж,. идеальной форсунки дает довольно близкое совпадение с практикой; для более вязких жидкостей, как, например, керосина или дизельного горючего, не- жидкой пелены, вытекающей на обходимо вводить поправки на силы нентройежной фореункн. трения. Момент количества движения М жидкости, поступающей в центробежную форсунку, равен произведению скорости во входной труб- КЕ та, На РаДИУС ЗаКРУтКИ бь РаВНЫЙ РаССтОЯНИЮ От ОСИ фОРСУНКИ ДО оси входной трубки (см.'фиг.
111): М = И зг'а. 2 ~ссР Иввх с7= — =1— 2 8 с2 (7. 13) где е .— диаметр воздушного вихря; й, — диаметр сопла. Толщина пелены в выходном сопле: Диаметр воздушного вихря в выходном сопле: следовательно, относительная толщина пелены: (7.14) В теории идеальной форсунки,налагать которую мы не будем, показано, что коэффициент живого сечения ср, коэффициент расхода н и корневой угол и определяются так называемой геометрической характеристикой форсунки А: А «Фс 2 иивх (7.
15) где йв — диаметр закрутки, равный удвоенному расстоянию от оси форсунки до оси входной трубки (тангенциального отверстия); сс,. — диаметр входного отверстия; н — число тангенциальных отверстий на входе в вихревую камеру. Коэффициент живого, сечения;с~ можно найти из уравнения: " р4 (7. 16) Коэффициент расхода цилиндрическую пелену толщиной 3 (см. фиг. 111). На выходе из сопла пелена развертывается в коническую поверхность. Чем больше тангенциальная скорость струи, тем меньше относительная толщина Ь пелены — и тем меньше коэффициент живого сечения сопла.
«с Коэффициентом живого сечения называется отношение кольцевого сечения вытекающей струи Я в к сечению выходного сопла Я;. Корневой угол форсунки а а (1 — т) тг8 2 (1 + т' ! — т) т' т Все эти. формулы получены при ряде упрощающих допущений. Поэтому даже для невязкой жидкости они справедливы лишь прибливительно. Чем больше вязкость жидкости, тем меньше закрутка струи, тем толще пелена в выходном сопле, тем больше коэффициент живого сечения сопла у и тем больше коэффициент расхода р. Этот парадоксальный вывод пФ~тверждается практикой.
Корневой угол ьга (7. 18) ,!о !оо УО 00 70 бо 50 4О 50 го !О О О / г 5 4 5 б Я фиг. 113, Зависимость коэффициента живого сечения тв, коэффициента расхода нф и корневого угла распыла еа от геометрической хлрэктеристики форсункн А. форсунки при увеличении вязкости жидкости уменьшается за счет уменьшения таигенциальиой составляющей скорости. Зависимости у, р и а от геометрической характеристики идеальной форсуики, рассчитанные по формулам (7. 16); (7.
17); (7. 18), представлены на фиг. 113. Коэффициенты расхода центробежной форсунки при работе на керосине и на более вязких жидкостях, если геометрическая характеристика А~2,8, на практике оказываютсжвдвое и втрое больше, чем дает теория идеальной форсунки. Поэтому теория лдеальной центробежной форсунки, основные выводы которой приведены выше, пригодна только для ориентировочных предварительных расчетов, Реальные коэффициенты расхода и углы распыла центробежных форсунок определяют путем опытов. Пример. Определить геометрическую характеристику идеальной центробежной форсунки А, коэффициенты т и р, корневой угол к и относительную 201 толщину пелены а, если и',=0,5 маг, из=4 згл, Ы„=0,4 лгм, число тангенциальиых отверстий и = 3.
Геометрическая характеристика (7.15): йеяз 0 5'4 А= 'т' = ' я —— 4,16. пи~~я 3 0,4Я Коэффициенты 7 и а и угол а находим по графику фиг. 113: 7=0,35; и = 018; а = 120'. Относительная толщина пелены (7. 14); 3 1 — 1 — = — (1 — У 1 — 7) = — (1 — тг1 — 0,35) = 0,0975. Лс 2 2 Средний диаметр капель, образующихся при работе центробежной форсунки, зависит от толщины жидкой пелены на выходе из сопла форсунки. $ 3. ДРОБЛЕНИЕ ЖИДКИХ СТРУЙ И КАПЕЛЬ Жидкие струи и капли, движущиеся в газообразной среде, дробятся.
Жидкость, вытекающая из отверстия трубки или из сопла форсунки в неподвижный воздух, находится под действием поверхностного натяжения и аэродинамических сил. Обычно в вытекающей струе существуют турбулентные пульсации скорости: вся струя как целое движется относительно трубы с некоторой скоростью го= ф а,г и†ар Т Внутри струи отдельные турбулентные моли жидкости совершают беспорядочные движения, подобные тепловому движению молекул.
Характер течения зависит от скорости истечения, плотности, вязкости и поверхностного натяжения жидкости, а также от устройства выход ного насадка или форсунки. При очень малом избыточном давлении скорость истечения мала; под действием сил тяжести и сил поверхностного натяжения от краев выходного отверстия отрываются отдельные капли, диаметр которых обычно лежит в пределах от 1 до 5 мм (фиг. 114, а). При увеличении избыточного давления скорость истечения увеличивается, и жидкость вытекает из отверстия в виде ламинарной струи (фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
