Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 33
Текст из файла (страница 33)
ае 1~ 1О Скорость 2нрм сек Скорость 70,2м/сек с»~02 конец конец .о 0 100 200 200 Фаа бао боа 700 Диаметр «алли б мк Фнг, !24. Спектры распыла легкого смазочного масла, С увеличением поверхностного натяжения, как это видно из формулы (7. 25), качество распыла ухудшается. Влияние поверхностного натяжения на распыл видно из сопоставления спектров распыла безопасного дизельного горючего и воды (фиг. 123 и 125), обладающих примерно одинаковыми вязкостями (1,8 и 1,0 ест) и существен~но различными поверхностными натяжениями (23 и 73 дин(см). Увеличение диаметра капель с увеличением поверхностного натяжения происходит в соответствии с формулой (7. 23), Следует отме- 213 5О 'ОВ чь ь ~~Од й ~ Ом ч ч, гь 1 ' ' дг ф с. О.
ЛОО гОО ЗОО Риамелго «алли Р м» Фиг. 125, Спектры распыла воды. Компенсировать отрицательное влияние увеличения поверхностного натяжения на распыл можно так же, как и влияние повышения вязкости, т. е. нагреванием горючего (фиг. 126). Таблица 72 Поверхностное натяжение и вязкость некоторых жидкостей Поверхност-. ное натяжение дин)см Кииематиче окая вязкость ьг сантистокс Плотность Тг нг/л Температура, 'С Горючее 22,5 26,6 73 0,75 0,815 1,00 0,87 0,68 1,95 1,01 1,80 15 15 20 20 Бензин Керосин Вода Безопасное дизельное горючее Легкое смазочное масло Гептан Бензол Этиловый спирт 32 20,9 28,9 22,3 32 0,692 0,729 1,43 0,86 0,684 0,879 0,789 20 20 20 20 Плотность горючего Тг, как можно предположить, также должна оказывать влияние на мелкость распыла.
При прочих равных 214 тить, что поверхностные натяжения углеводородных горючих имеют одинаковый порядок (табл. 7. 2). Поэтому изменение спектра распыла при переходе от одного горючего к другому обычно обусловливается изменением вязкости, а не изменением поверхностного натяжения. оФГо о нон н год о ин риф и ооь нонн Т нпо и нМы~ о он н ПИи й условиях, если плотность горючего возрастаег, инертность капель увеличнвается, а распыл должен ухудшаться.
С увеличением относительной скорости и„, при прочих равных условиях аэродинамические силы, действуюгцие на струю, увеличиваются и мелкость распыла возРувд мм Рт сд1 растает. Как увеличивается мел кость распыла при увеличении относительной скорости от 15,2 до 24,4 м7сек, видно из фиг. 123, 124 и 125. Следует обратить внимание на то, что чем меньше относительная скорость, тем более заметно влияние вязкости и поверхностного натяжения жидкости на распыл. Давление воздуха тоже ока- воо 70О боо боо 400 300 гоо 100 О бо 4О ба ° 70 У в 7 б Сре1нии Оиомипр Сеттере зывает влияние на мелкость рас- обнеем уг!ем иеонтиетопе пыла. При понижении давлении — и-гептон гав Обб4 абог плотность воздуха уменьшается — — керосин гао ОВОI г044 и аэродинамические силы прн —.— Оенооп гбу абтр аггв прочих равных условиях убы-д — топооп гб 4 оббб 0774 вают.
По некоторым данным', при уменьшении давления расФиг. 127, Влияние давления атмосферно- пыл ухудшается, а средний диаго воздуха на распыл пневматической метр капель возрастает. Влияфорсуниой, ние атмосферного давления на распыл представлено на фиг. 127. Температура воздуха также должна оказывать влияние на мелкость распыла (фиг. 128). При увеличении температуры плотность воздуха уменьшается, аэродинамические силы убывают, .вследст47гдннопеи коегроо Вдг7нгегн7мг еп н нопунг гдод 027 лдаг ггоо 7400 дро апбс Фиг.
128. Зависимость параметров сухого воздуха от температуры, ' Е. Н. На гп ег апа 17. Е. Не п псу, Вейаг!опт о1 Яргауз ппаег Н1КЬ А1П 1пое сопашопз. Еие!, т. 32, 1963, 216 вие чего распыл должен ухудшаться. Прямых опытов, подтверждающих влияние температуры воздуха на распыл, нам неизвестно. Аэродинамические силы влияют не только на мелкость распыла, но и на конфигурацию факела, т. е. на форму траекторий капель относительно неподвижных стенок камеры сгорания (фиг.
129). Чем больше плотность жидкости, диаметр капель и их начальная скорость, тем при заданном корневом угле форсунки капли дальше отойдут от оси, тем шире будет факел распыла. Чем больше плотность и вязкость воздуха, тем скорее капли потеряют скорость, тем уже будет факел распыла. Чем больше скорость воздуха, тем скорее капли будут сноситься потоком, тем уже факел распыла.
При работе центробежной форсунки в воздушном потоке происходит разделение капель по размерам. Крупные капли, обладающие при распаде пелены некоторой тангенциальной скоростью ш,=ш з)ив 2 дальше уходят от оси форсунки, чем мелкие капли, обладающие такой же тангенциальной скоростью (см. фиг. 129). Капли, диаметр ко. торых меньше 10 мк, теряют свою начальную скорость на расстоянии не далее нескольких миллиметров от форсунки и продолжают двигаться вместе с воздухом, принимая участие в его турбулентном движении. При увеличении высоты полета, если число М постоянно, давление и плотность воздуха в камере сгорания убывают, распыл ухудшается и факел распыла расширяется как вследствие увеличения диаметра капель, так и вследствие уменьшения плотности воздуха.
Количество килограммов, воздуха, протекающих через камерусгорания ежесекундно, с увеличением высоты полета, если число М постоянно, убывает пропорционально убыли плотности воздуха у,. Для того чтобы состав смеси в камере сгорания оставался постоянным, подача горючего 6 должна убывать прямо пропорционально убыли плотности окружающего воздуха Если производить регулировку топливоподачи по высоте только изменением давления р„то с ростом высоты полета скорость истечения горючего будет уменьшаться, что при одновременном уменьшении давления в камере сгорания будет сопровождаться ухудшением распыла, увеличением содержания крупных капель и понижением полноты сгорания.
Если высотную регулировку производить изменением числа или проходного сечения форсунок при постоянном давлении топливоподачи, то при увеличении высоты полета и уменьшении давления в камере распыл будет ухудшаться за счет изменения плотности воздуха, а факел распыла при постоянной скорости истечения горючего будет расширяться, так что наиболее крупные капли могут попадать на стенки камеры. Изменение мелкости распыла и конфигурации факела при изменении высоты полета следует учитывать при проектировании высотных камер.
217 о Я ! 218 ' ° оь»~~а Ь~ааЪсъ ~~С: со~ю ~.сч»4с» 4зоъСъсч С7 о $ Ф Ф О $ о И ы М ж » о о Ю, в А Ф вО ~ М во х~ й ф Ф й $ ~ а о М Ю ж Здесь А — геометрическая характеристика форсунки, определяемая формулой (7. 15). Параметр П учитывает свойства горючего: П= оооо (7. 34) Т, — плотность горючего в кг/мо; о1„— динамическая вязкость горючего в кг еек/мо; а — поверхностное натяжение жидкости в кгм; я' — 9,31 м/сек'. Критерий Рейнольдса определяется для условий, соответствующих истечению из сопла форсунки: 1ое тг г с Й"~г Число капель, диаметр которых больше Н, определяется формулой 0 Параметр п=2,0 —:2,5 в зависимости от устройства форсунки.
Дж. Лонгвелл предлагает для вычисления медианного диаметра капель, образующихся при работе центробежных форсунок, следующую формулу: и 0,32г ' (7. 36) о а Р0,3751п г' Относительное содержание капель, диаметр которых больше д, равно б... -О.бог ( — ) х= =е 0 (7. 37) 219 й т. ФОРмулы для РАсчетА спектРОВ РАспылА Ни одному из исследователей распыла не удалось исходя из теоретических соображений получить расчетные формулы, которые нахо дились бы в соответствии с данными опыта. Многочисленные эмпирические формулы, предложенные в настоящее время, обычно бывают пригодны лишь в узких пределах и плохо совпадают с экспериментальными результатами, полученными другими авторами, А.
Г. Блох и Е. С. Кичкина, исследовавшие спектры распыла центробежных форсунок оптическим методом, предлагают следующую эмпирическую формулу для вычисления отношения медианного диаметра капель к диаметру сопла центробежной форсунки: 4„47,8 Аоополпоол ' 5 Е Р 4 ф. о 5 аг 8- О гдд 2ОО ддд ьОО 5ПО Соедни й диамегпо напела д мн Фиг. 1ЗО. Зависимость фактора равномерности ог среднего диаметра капли ло, в котором скорость' смеси возрастает, более чем до 100 м/сек (фиг.
131). Пневматический распыл исследован Нукиямой и Танасавой ', которые для вычисления диаметра Соттера А н спектра распыла предлагают следующие формулы: + 89ч чг' 1ооо ! " =286( — ) е чо г, (7. 39) "© гг и с(е — медианный диаметр и средний диаметр Соттера в мк; иг — скорость горючего на выходе из форсунки относительно воздуха в мдсек; (У. 38) г У. Тана аагча, Оп 1Ье Сопгьпаноп Нам о1 а Сггопр о1 Рпе! Раг11с!еа, 1п)ес1ед !Ьгопкй а Бв(г1ед !чоха!е Т. и.
Топ!г, Уп!ч., ч. 18, 1984. 220 В этих формулах: ч„— кинематическая вязкость горючего (от 0,08 до 0,8 смт/сек); а — угол распыла форсунки; р, — избыточное давление топливоподачи (от 3 до 22 кгдсма); и — эмпирический фактор неравномерности, зависящий от медиан- ного диаметра 4, (фиг. 130). й, Оьгьх При с!=с!оп =0,8. С увеличением й распыл стано- 0 вится более равномерным. Формула Лонгвелла не учитывает поверхностного натяжения жидкости и параметров окружающего воздуха. Геометрическая характеристика форсунки учитывается только введением з1п —. 2 б Помимо прямоструйных и центробежных форсунок, существуют пневматические форсунки, в которых распыл горючего происходит при взаимодействии струй топлива и воздуха, смешивающихся в смесительной камере и вытекающих через общее сопГорючая смесь иг»зсдмРсео 7 Воздух Горючее— / Воздух— Смеситеяь Фвг.
13!. Схема пневматической фор- счнкгь ч — поверхностное натяжение в дан/см (от 19 до 73); з1, — вязкость горючего (от 0,003 до 0,5 ауаз); р, — плотность горючего (от 0,7 до 1,2 г7смз); ~', и )Гр — объемные расходы воздуха н горючего, проходящих через форсунку. По формуле (7. 39) можно определить относительное содержание капель в данной размерной группе при условии, что она узка. Например,'относительное содержание капель размером от 4 до Н, равно О, — зп1 ар 1 * =285 ( ср) Р. х с~ ! ас ас где Н,р — средний диаметр для данной группы: з, а~+ а'з ср Если — ') 5000, то второй член в формуле (7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
