Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 34
Текст из файла (страница 34)
38) становится пренебрежимо мал Обстоятельное экспериментальное исследование распыла методом отвердевания было произведено Н. Н. Струлевичем. Проделанная нами обработка его результатов показала, что формулы первичного распыла, предложенные Блох и Кичкиной, Лонпвеллом и другими авторами, выражают результаты экспериментов с точностью, недоста точной для практических расчетов. Известные нам опыты по распылу Струлевича, Джиффена и Мурашева, Гарнера и Хеппи и др.
лучше всего выражаются эмпирическими формулами, приведенными ниже. Отношение среднего диаметра капель к диаметру сопла форсунки прямо пропорционально произведению суммы некоторых функций от поверхностного натяжения и от вязкости горючего на коэффициент расхода форсунки и обратно пропорционально некоторой функции от скоростного напора при движении капель в воздухе: ( —:.)''( —:;) „ АМРЛ~ч 1 760 где ар=24 дитем и рр=2,0 сантистокс — поверхностное натяжение и кинематическая вязкость керосина при 20' С; ч и р, — поверхностное натяжение и вязкость распыливаемого горючего; М вЂ” число Маха при движении капель относительно воздуха; р, — давление воздуха в мм рт.
ст.; а, т и А — безразмерные величины, определяемые экспериментально. Из данных Струлевича и Джиффена можно найти: а=0,77; т=0,44; А=41,5. 221 Число капель, диаметр которых меньше г/, приблизительно выражается формулой распределения '"( —:-)". Результаты расчетов сопоставляются с экспериментальными данными Струлевича на фиг. 119, а и б.
Результаты расчетов сопоставляются с данными Джиффена в табл. 7. 3. Таблица 7. 3 Зависимость медианного диаметра капель от физических параметров ГОРЮЧЕГО. ЦЕитрвбЕжиая фОреуНКа С П',=1 ММ, па=0,22э Керосин Смазочное масло Вода е дии/см т ест р г/смз ю м/сел (дм)рэсч мк (Лм)эе~л мк 32 32 0,86 15,2 24,4 296 192 301 193 73 1,01 1,0 15,2 24,4 192 126 193 126 23,4 1,8 0,77 15,2 24,4 123 80,5 121 90 й 8. ИСПАРЕНИЕ РАСПЫЛЕННОГО ГОРЮЧЕГО Капли горючего„двигаясь в воздухе, испаряются. Исследование вопроса об испарении движущихся капель представляет собой весьма сложную задачу, так как при этом процессе одновременно меняется диаметр капель, их температура, относительная скорость движения, упругость насыщенных паров, коэффициент теплопередачи, а также разность температур между поверхностью капли и окружающим воздухом Выразить скорость испарения капли через ее начальную температуру и скорость истечения и через параметры окружающего потока в виде замкнутой системы уравнений до настоящего времени не удалось, Решать эту задачу обычно приходится методом численного интегрирования.
Скорость испарения капель определяется скоростью диффузии паров, образующихся на ее поверхности, в окружающий воздух и скоростью теплопередачи от окружающего воздуха к каплям (фиг. 132). Поток диффундирующего вещества с учетом конвективного переноса выражается уравнением Фика: = — /'.) атабр+пг ~" и е (7.
41) 222 * Коэффициент расхода форсуики, использованной в опытах Джиффенз, неизвестен. Мы считали, что. как и для обычной ьеитробежной форсунки, рс=0,22. Соответствие между расчетными результатами и экспериментом— достаточное для технических расчетов. Здесь о ' — поток вещества, диффундирующего через единицу по- верхности за единицу времени, в кг/сек м', Р,— коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту давле- ния, в м/сек; ге — скорость паров, удаляющихся от поверхности капли, в м(сек; р,— давление насыщенных паров при температуре поверхно- сти капли в кг/ме (фиг. 133); Т.
— температура пара у поверхности капли; йтад р — градиент давлений в пограничном слое капли в кг/ма. мпературиента ница ени я пароВ Фиг. !32. Схема испарения и охлаждения капли, Знак «минус» показывает, что поток вещества направлен в сторону понижения давления. При испарении капель перенос образующихся паров осуществляется двумя различными процессами: собственно диффузией, т. е.
движением молекул испаряющегося вещества между молекулами окружающего воздуха, и конвективным перемещением паров, удаляющихся от капли со скоростью в. При малой скорости диффузии Р»-»0: Ч =тот = рн рт„ При малой конвективной скорости и- 0: д = — Р„йтад р. Коэффициенты диффузии могут быть вычислены на основании молекулярно-кинетических соображений или определены опытным путем.
Коэффициент диффузии заданного вещества в воздухе Р, зависит от температуры и от давления: Р =Ре,— ~ — ), (7. 42) где Р»е — коэффициент диффузии при р=760 мм рт. ст. и Т=273. ДлЯ бензина Рл,=242 ° 10-а мусек; длЯ кеРосина Ре,=3,11 ° 10 емрсек. 223 С увеличением давления коэффициент диффузии убывает, а с увеличением температуры растет. Показатель а лежит в следующих пределах 0,75<"а(1. Вообще говоря, температура поверхности капли не равна температуре окружающего воздуха.
Поэтому испарение сопровождается рмм рго спз 1 0 2000 ~00 ВО тбпп бп бее зим 100 бп 40 ЯОО бпп ин 10 80 Лпп гбп гпп 0 !О 20 бп 40 бп 27 В'С Фиг. 133. Упругость насыщенных паров бензина и ие- росина при различных температурах, (7. 43) .224 -тепловым обменом: температура испаряющейся капли меняется. Скорость теплообмена, или тепловой поток д„в отсутствии облучения определяется уравнением Фурье: (у,= — Лягай Т+ 0 с„ЬТ„ где Л вЂ” теплопроводность газов, окружающих каплю, в ккал/м сек.граду агад Т вЂ” градиент температур в пограничном слое капли в грамм; с, — теплоемкость паров при постоянном давлении в ккал/кг.град; дТ, — повышение температуры паров в пограничном слое капли. Знак «минус» показывает, что поток теплоты направлен в сторону уменьшения температуры. Передача теплоты осуществляется путем различных процессов: путем переноса теплоты потоком вещества и путем передачи теплоты вследствие молекулярных соударений.
Если теплопроводность мала (Х-эО), то теплопередача осуществляется только конвекцией: г7,=г7 с„дТ,. Если повышение температуры паров незначительно д Т,-э О, то а,= — Хдгад Т. Градиенты температур и конпентраций в разных точках пограничного слоя капли неодинаковы. Определение истинного значения градиентов Т и р на различных расстояниях от поверхности капли, испаряющейся в потоке воздуха, представляет очень трудную задачу, решить которую в общем виде до настоящего времени ие удалось.
Для получения численных результатов заменяют истинное значение градиентов концентраций и температур средними значениями: ятад Т= зт ягад р= Р" зо (7. 44) 225 15 316 Здесь р,— давление паров у поверхности капли, равное давлению насыщения при температуре Т„; р — парциальное давление паров горючего в воздухе на большом расстоянии от капли; 3о — условная толщина слоя, на котором происходит заметное изменение парциального давления паров; ҄— температура поверхности капли; Т,— температура воздуха; 3,— толщина слоя, в котором происходит изменение температур. Область газа вокруг капли, в которой происходят изменения концентраций паров и температур, по предложению Д. А.
Франк-Каменецкого, называется присоединенной пленкой. Толщину присоединенной пленки определяют экспериментально па величине переноса теплоты или вещества. В теории теплопередачи и диффузии перенос теплоты и вещества характеризуется обобщенными коэффициентами, называемыми кригеРинли Нрссельта и обозначаемыми символами Ип, и Мпс. Попытка найти критерии Нуссельта для испаряющейся капли теоретически из рассмотрения процессов, происходящих в пограничном слое капли, была сделана акад. Л.
С. Лейбензоиом ~в 1947 г. Зависимость критериев Нуссельта от физических параметров и относительной скорости потока обычно определяют путем обобщения большого количества экспериментальных данных', При этом крите. рий Нуссельга выражают через критерий Рейиольдса. Тепловой критерий 1х)п, при Ке)200 выражается формулой Вырубова: Ми,=0,54)/йе. (7. 45) При )се(200 критерий Нп, выражается формулой Сокольского: а ~ Мат=2+0,16 )т" Ке'. (7. 46) При )се = 200 критерии Нп„определяемые формуламй Вырубова и Сокольского, совпадают: Нп, = 0,54 у' 200= 2 + + 0,1 6 200 = 7,6.
Критерий Рейнольдса для капли, движущейся в воздухе с относительной скоростью в, будет икте ик1кт и Лкр Ке— агат (7. 4?) где т1 — вязкость воздуха в кгсекржх. Если тепловой критерий Хпт известен, можно определить коэффициент теплопередачи (7.
48) К где и, — диаметр капли; Х вЂ” средний коэффициент теплопроводности смеси паров горючего с воздухом. Поток теплоты, т. е. количество теплоты, переносимое в единицу времени через единицу поверхности: у,=к,(Тк — Т)=Л ' " = ' (Тк — Т,). (7.49) т к Отсюда 3 =— нк й1ит (7. 50) ' Дж. Ло н г вел л (Ю, 1.оп итче1!), Сжигание жидких топлив. Иа иниги кСоптьоа11оп Ргосеааек», 1кетч Уогй, 19бб, И.
П. Т не р с к а я, Испарение палавтней капли, Ученые аапнси ЛГУ сер, фианч., 1949, вып. 7. В. А. федосеев и Д. И Пол ипгтк. ИспаРение капель волы, ЖТФ, т. ХХ1П, вып. 2, 19бз, 22б Таким образом, толщина присоединенной пленки тем меньше, чем. больше критерий оп„ т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
