Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 32
Текст из файла (страница 32)
209 14 316 Зная спектр распыла, нетрудно подсчитать количество капель, содержащихся в той или иной группе 1см. табл. 7. 1), Оказывается, группы мелких капель, общая масса которых невелика, более многочисленны, чем группы более крупных капель, обладающие значительно ббльшим весом. Так, например, число капель, меньших 20 мк, в разбираемом нами примере составляет 1900 млн., т. е.
70'/в от общего числа капель, в то время как их вес равен 2% общего веса, а их поверхность — 11,0% общей поверхности. Нередко мелкость распыла характеризуют некоторым размером. В этот характеристический размер разные авторы вкладывают различное содержание. Медианным диаметром называют тот диаметр, которому соответствует 60е/е от общей массы капель. На фиг.
119 медианный диаметр при р=18 кг/смв Н„=42 мк. В зарубежной литературе мелкость распыла принято характеризовать так называемым средним диаметром Сеттера или Заутера (сокращенно СДС) '. Средний диаметр Соттера равен тому диаметру, который имели бы капли одинакового размера, если бы их общая поверхность ~~~в~~кг/,' и общий объем ~~~ь~~ — г/,' были бы такими же, как в струе, состоящей из капель различных размеров.
Следовательно, СДС $5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ РАСПЫЛА Спектры распыла центробежных и струйных форсунок можно исследовать путем опытов. Наиболее распространены следующие методы: метод отвердевания, абсолютный метод, метод отпечатков, колориметрический метод и оптический метод. М е т о д о т в е р д е в а н и я, использованный, например, в работе Клэра и Редклиффа, основан на том, что плотность, вязкость и поверхностное натяжение некоторых веществ в расплавленном состоянии при повышенной температуре могут быть такими же, как у исследуемого горючего при нормальной температуре.
Например, физические параметры расплавленного парафина близки к параметрам керосина при комнатной температуре, Такое расплавленное вещество, вытекая из форсунки, буюяс дет распыливаться так же, как и ис- следуемое горючее. Падая в воздухе, йпь ~вв-кс - капли расплавленного парафина охлаждаются и отвердевают, сохра- вм ~ е" ее " няя приблизительно сферическую сита — форму. Отвердевшие капли собирают )4с ес " и просеивают через набор сит с различными размерами ячеек.
Просеенные шарики взвешивают. Через наиболее мелкое сито с размером ячеек, с.тв ° например, 20 мк проходят отвердев- шие капли диаметром от 0 до 20 мк; фяг. 12О Набор сят лля яросеява- ЧЕРЕЗ СЛЕДУЮЩЕЕ СИТО ПРОХОДЯТ Чалая стяердеяшях капель. стицы диаметром, например, от 20 до 40 мк и т.
д. Для ускорения процесса все сита располагаются одно над другим (фиг. 120), Наиболее крупное сито установлено вверху. Установление спектра распыла производится путем взвешивания частиц, оставшихся на каждом сите и прошедших на поддон. Недостатком метода отвердевания является то, что редко удается подобрать такое вещество, все физические параметры которого в расплавленном состоянии были бы достаточно близки к параметрам исследуемого горючего при требуемых условиях.
Существенное влияние на характер распыла и на последующее испарение оказывает температура горючего. Для исследования влияния температуры на распыл необходимо подобрать такие вещества, которые в распла~вленном состоянии имели бы те же физические параметры, что и исследуемое горючее при заданном ряде температур. Обычно зто удается сделать лишь для узкого температурного интервала. Поэтому для расширения области исследования наряду с методом отвердевания приходится пользоваться и другими методами исследования распыла.
А б с ол ю т н ы й метод состоит в том, что капли улавливаются в слое вязкой жидкости, с которой они не смешиваются и не растворяются ею, например, в глицерине. Капли, завязшие ~в глицерине, 210 сохраняют сферическую форму. Их размеры измеряют под микроско. пом. Недостатком абсолютного метода, во-первых, является его тру. доемкость, а во-вторых, то, что полученные образцы нельзя сохранять долгое время. Метод отпечатков заключается в улавливании жидких капель на такое вещество, в котором остаются заметные следы. Для получения отпечатков капли улавливают на пластинки, покрытые слоем окиси магния или сажи. Ударяясь об эти покрытия, капли отпечатывают на них следы, которые можно измерять и считать под микроскопом.
оеепыяа Размеры отпечатков не равны размерам капель. Соотношение К': .:;. ''..;. между диаметром отпечатка н диаметром капли определяют Е:::7 посредством особого экспери- Пластоняа се слоем мента, при котором на слой ула- магяегии вливаются капли, размеры кото Фиг. 121. Исследование спектра распмла рых определены абсолютным методом отпечатков. методом. Для того чтобы при исследовании распыла отпечатки капель не перекрывали друг друга, струе дают ударяться о пластинки ограниченное время, задаваемое, например, перемещением задвижки (фиг. 121) со щелью или поворотом диска с прорезью.
Метод отпечатков, требующий обмера и счета под микроскопом большого количества следов, чрезвычайно кропотлив и утомнтелен. Ворояк дпя гоп ые потно Вотдух Фиг, 122. Исследование спектра распмла колори. метрическим методом. К о лори метр и ч е с к и й м ет од основан на использовании того факта, что при постоянном давлении топливоподачи и очень узком угле распыла крупные капли из горизонтально-направленной форсунки летят дальше мелких (фиг.
122). Форсунка располагается 14"' 211 горизонтально над поддоном, разделенным на желобки, направленные под прямым углом к оси струи. В желобки наливают определенное количество исследуемого топлива. К распыливаемому топливу добавляют краску. Чем больше вес капель, попавших в тот или иной желобок, тем интенсивнее окрасится в нем жидкость. Интенсивность окраски определяется колориметрическим путем. Диаметры капелек горючего, попадающих в тот или иной желобок, определяют, помещая над желобками пластинку, покрытую окисью магния, и измеряя размеры отпечатков. Подобные опыты показали, что в каждый желобок попадают лишь капли определенной размерной группы. Ни один из описанных выше методов не применим для изучения спектров распыла летучих жидкостей, например, бензина и керосина, подогретых до температуры, близкой к температуре кипения, так как, прежде чем капли будут уловлены, значительная доля жидкости успеет испариться.
Здесь пригоден лишь оптический метод. О п т и ч е с к и й м е т о д, использованный, например, в работе Блох и Кичкиной ', состоит в фотографировании летящих капель при помощи фотокамеры с объективом, обладающим малой глубиной резкости. Полученные фотографии капель считают и измеряют под микроскопом. Искажения размеров капель, находящихся на различных расстояниях от объектива, вносят в оптический метод существенные погрешности.
$8. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ И ВОЗДУХА НА РАСПЫЛ И ФОРМУ ФАКЕЛА При заданной форсунке, заданном давлении топливоподачи и постоянной скорости, давлении и температуре воздуха мелкость распыла зависит от вязкости, плотности и поверхностного натяжения жидкости.
Опыты показали, что при увеличении вязкости спектр распыла расширяется в сторону более крупных капель (фиг. 123). При этом возрастает не только средний диаметр капель, но резко увеличивается наибольший диаметр, и относительное содержание крупных капель становится более значительным. Испарение и сгорание крупных капель происходит столь медленно, что оно может не успеть окончиться в камере прямоточного двигателя. Наличие крупных капель может явиться одной из причин неполного сгорания и понижения экономичности прямоточных ВРД. Поэтому вести распыл при высокой вязкости не рекомендуется.
Влияние вязкости на распыл горючего центробежными форсунками, а1о-видимому, обусловливается ее влиянием на толщину жидкой пелены, образующейся в сопле форсунки (см. фиг. 111). С увеличением вязкости из-за увеличения сил трения закрутка горючего ухудшается, тангенциальная скорость уменьшается и толщина пелены, а вместе с ней и размеры образующихся капель увеличиваются. А. Г. Б по х и Е. С, К и ч кмн а, Средний диаметр капель при распылиааннм топлиаа центробежными форсунками. Теплоэнергетика, 1955, № 9. 2!2 Для улучшения распыла таких вязких жидкостей, как дизельное горючее, соляровое масло, нефть или мазут, их подогревают, так как с увеличением температуры вязкость уменьшается.
Влияние вязкости при комнатной температуре (/=20' С) на распыл видно из сопоставления фиг. 123 и 124, на которых представлены спектры распыла безопасного дизельного горючего и лег- ' /р Скорость кого смазочного масла. Эти жидкости имеют почти одина- гц,ц м/сок ковые поверхностные натяжения ь 70 ь (23 и 32 дии/см) и существенно Йь различные кинематические вяз- ь 40 кости (1,8 и 32 сот) . Опыт пока. зывает, что с увеличением вяз- чь, кости меняется вид спектра рас- В 0Д пыла, увеличивается СДС, возрастает размер наиболее крупных капель и увеличивается их содержание.
Поэтому переход с» 0 700 200 300 на более вязкое горючее при д'иаметр капли Ю мь прочих Равных УсловиЯх будет фнг 123 Спе«тры распыла пнзельносопровождаться ухудшением распыла и испарения капель, что повлечет за собой понижение полноты сгорания. Для уменьшения недожога при работе на более вязких горючих следует либо увеличивать температуру горючего, либо уменьшать выходное сечение форсунок, увеличивая в то же время давление топливоподачи, либо увеличивать длину зоны горения, либо увеличить скорость распыла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
