Диссертация (1172932), страница 11
Текст из файла (страница 11)
За величину угла факела (), как правило,принимается угол вылета капель из распылителя (рисунок 3.2), который такжепринято называть корневым. Корневой угол факела зависит главным образом откласса и конструкции распыливающего устройства. Он мало зависит от физическихсвойств жидкости (за исключением очень высокой вязкости) и незначительноизменяется при изменении скорости истечения, причем в зависимости от распределения жидкости в факеле он может при этом несколько увеличиваться илиуменьшаться. Дальнобойность факела определяется как расстояние (Lф) от кромкираспылителя, горизонтально установленного на высоте H0 от плоскости выпадения капель, до перпендикуляра, восстановленного из центра сечения факела этойплоскостью (рисунок 3.3).
Дальнобойность факела зависит, в основном, от скорости истечения и размера капель.67LфH0bββ′2aРисунок 3.2 – Определениекорневого угла факелаРисунок 3.3 – Определениедальнобойности факелаКак характеристику диаметр факела можно определить однозначно толькопри направлении распыла вертикально сверху вниз на таком расстоянии от распылителя, когда факел с достаточной точностью можно считать цилиндрическим.Иногда за диаметр факела принимают диаметр сечения D99, внутри которогопротекает не менее 99 % всей жидкости. В этом случае необходимо оговариватьположение контрольного сечения и направление распыления.Гидродинамические параметры. К ним относятся: скорость капель (wж)и газа (wг) в любом сечении факела, а также порозность факела (ф), определяемаякак отношение объемного расхода газа через какое-либо сечение к суммарномуобъемному расходу жидкости и газа через это же сечение.
Гидродинамическиепараметры описывают формирование и развитие двухфазной газожидкостнойсистемы и определяются начальной скоростью жидкости и формой факела, а такжесвойствами газовой среды, аэродинамической обстановкой на границе распыла,размером частиц и некоторыми другими факторами. Они необходимы для расчетатепло-массообменных процессов, протекающих в распылах.Расходные характеристики.
Теоретически расход жидкости через распылитель определяется как произведение скорости истечения на площадь выходногосечения. Практически расход заметно отличается от этой величины, посколькускорость истечения обычно меньше теоретически возможной, а рабочее сечениечасто используется не полностью вследствие сжатия струи или образованиявоздушного вихря.68Отношение действительной скорости истечения wжд (часто обозначаемойпросто wж) к теоретической, называется коэффициентом скорости: = wж / wт.Отношение площади сечения струи (пленки) жидкости на выходе из распылителя к площади сечения выходного отверстия распылителя (для дисковых распылителей – к площади, равной произведению периметра диска на теоретическивозможную толщину пленки) называют коэффициентом заполнения сечения ().Произведение коэффициента скорости на коэффициент заполнения сеченияпоказывает во сколько раз действительный расход отличается от теоретическивозможного.
Это произведение называется коэффициентом расхода: = .(3.3)Коэффициент расхода зависит от класса и конструкции распылителя,качества его изготовления, скорости истечения и вязкости жидкости.Коэффициент скорости имеет и самостоятельное значение. Он позволяетопределить действительную скорость истечения по теоретической, которуюнетрудно рассчитать.
Скорость истечения жидкости является необходимымначальным условием для гидродинамического расчета распыла.Энергетические характеристики необходимы для оценки экономичноститого или иного способа распыления и распыливающего устройства. Иногдаэкономичность распылителей оценивают по величине энергозатрат на распыление1 м3 (или 1 т) жидкости. Так указывают, что один распылитель требует большихэнергозатрат на распыление, чем другой.
При сравнении энергозатрат необходимоучитывать качество распыления, то есть судить о затратах энергии при условииодинаковой дисперсности.Для оценки совершенства какого-либо распыливающего устройства можноввести понятие коэффициента полезного действия.
За идеальный распылительпринимают устройство, в котором вся энергия, затрачиваемая на распыление,преобразуется в кинетическую энергию жидкости, то есть определяющим параметром является скоростной напор струи.Рассмотрим, на какие виды расходуется энергия, поступающая для распыления в реальное устройство.691) Энергия, необходимая для преодоления поверхностного натяженияпри образовании развитой поверхности капель (энергия распыления):Eр = Sк,(3.4)где Sк – суммарная поверхность образовавшихся капель.2) Энергия, необходимая для сообщения жидкости поступательного движения (гидравлическая энергия):Eг = (mжwж2) / 2.(3.5)3) Энергия, необходимая на преодоление сил трения в распылителе,и энергия диссипации (энергия потерь, Еп).
Полную энергию, подводимую к распылителю, обозначим Е. Тогда, исходя из приведенного определения идеальногораспылителя, можно вывести два понятия коэффициента полезного действия:КПД распыления (р) и гидравлический КПД (г).Гидравлический КПД равен отношению Ег / Е. Переходя к мощностямдействительной и идеальной струи, и учитывая, что:Nт = (Vтжwт2 ) / 2;(3.6)Nд = (Vжжwж2 ) / 2;(3.7)Vж = Vт;(3.8)wж2 = wт2,(3.9)г = 2 = 2.(3.10)получим:КПД распыления равен отношению Ер / Е, или иначе:р = 12 / (dср2wт).(3.11)Энергия, затрачиваемая на образование новой поверхности, весьманевелика – КПД распыления не превышает обычно сотых долей процента(наибольший КПД у гидравлических форсунок – порядка 0,04 %) и зависит,прежде всего, от физических свойств жидкости.Гидравлический КПД характеризует потери энергии в распылителеи зависит, главным образом, от его конструкции, качества изготовления и скорости жидкости.703.1.2 Классификация форсунокЧеткая классификация форсунок позволяет правильно подойти к выборупринципиальной схемы, конструированию и применению такого рода устройствв конкретных аппаратах.
Наиболее правильной является классификация, основанная на принципе работы форсунки. По этому принципу гидравлические форсункиможно разделить на шесть основных классов: струйные, центробежные, центробежно-струйные, ударно-струйные, с соударением струй и комбинированные.Рассмотрим принцип работы форсунок из числа предлагаемых классов [97–104].Струйные форсунки представляют собой насадок с цилиндрическим соплом(или несколькими соплами), из которого вытекает струя жидкости, распадающаясяна капли относительно крупного размера и образующая факел с малым корневымуглом и значительной дальнобойностью струи (рисунок 3.4).Рисунок 3.4 – Схематическое изображение струйных форсунокК струйным относятся также веерные форсунки, у которых на торцевой стороне насадка выполнены прорези или каналы.
Иногда выходное сопло выполняютв виде щели – щелевые форсунки. В этом случае жидкость истекает из сопла форсунки, образуя плоскую струю в виде веера, которая затем распадается на капли.Центробежные форсунки. В этих форсунках создается закрутка подаваемойчерез нее жидкости (рисунок 3.5). В сопловом канале, вдоль его стенки, жидкостьдвижется в виде вращающейся пленки, а центр заполняет так называемый воздушный вихрь. При истечении из сопла жидкостная пленка распадается, образуяфакел в виде полого конуса.71Рисунок 3.5 – Схематическоеизображение центробежныхфорсунокПо способу получения закрутки потока жидкости центробежные форсункиделятся на тангенциальные, с завихрителем-шнеком и спиральные (эвольвентные).В центробежной тангенциальной форсунке жидкость входит в полость форсункичерез отверстие, ось которого перпендикулярна оси форсунки, но не пересекаетсяс ней.
В результате этого жидкость получает закрутку относительно оси форсунки.В центробежной форсунке с завихрителем закрутка создается с помощью цилиндрической вставки с винтовой нарезкой на ее наружной поверхности. Двигаясьпо винтовой нарезке, жидкость приобретает закрутку относительно оси форсунки.В эвольвентной форсунке канал для подвода жидкости переходит в спиральс сопловым отверстием с одной или двух сторон.Центробежно-струйные форсунки.
Форсунки этого класса отличаютсяот центробежных наличием двух потоков подводимой жидкости. Часть жидкостиподводится тангенциально в камеру закручивания или проходит по винтовымпериферийным каналам вставки, образуя вращающийся поток. Другая частьпроходит через центральное отверстие вставки, образуя сплошную струю, причемее диаметр должен быть несколько больше внутреннего диаметра кольцевогопотока, вращающегося в сопловом канале. Тогда за счет взаимодействия вращающаяся жидкость будет закручивать центральную струю, создавая единый поток,который на выходе из сопла образует факел в виде сплошного конуса.Ударно-струйные форсунки. В этих форсунках распыление происходит внекорпуса насадка за счет удара струи об отражатель, расположенный напротив соплового отверстия.
В зависимости от конструкции отражателя образуется факел в видеодиночного полого конуса (нескольких конусов), как бы вставленных друг в друга.72В первом случае отражатель выполняется сплошным и может иметь различныеконфигурации, во втором – со струи последовательно «срезаются» внешние слоижидкости при ее прохождении через расположенные друг под другом отражателис отверстиями в центре. У каждого последующего отражателя диаметр отверстиянесколько меньше, чем у предыдущего.Форсунки с соударением струй. Работа этих форсунок основана на взаимномразбивании струй на отдельные капли за пределами корпуса форсунки.
Из точкистолкновения двух струй жидкость растекается радиально, образуя пленку,распадающуюся на капли. Сечение такого факела имеет эллиптическую форму.При столкновении трех и более струй форма факела становится конической.Конструктивно форсунки выполняются с одной парой (тройкой и т. д.) сталкивающихся струй или с несколькими парами струй.Комбинированные форсунки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
