ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Бернштейн, В. В. Померанцев, С. Л. Шагалова Обобщенный метод расчета аэродинамического сопротивления загруженных сечений из "Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах " При сжигании жидкого топлива в потоке воздуха процесс проходит ряд последовательных стадий испарение, пирогене-тическое разложение и горение. Этим стадиям предшествует распыливание, от качества которого в значительной степени зависит интенсивность испарения. [c.5] Распыливание мазута и других видов жидкого топлива осу-и ,ествляется при помощи форсунок, которые подразделяются на две основные группы—механического и воздушного (или парового) распыливания. Последние, в свою очередь, можно разбить также на две группы—высокого и низкого давления. [c.5] Такое подразделение является условным. При давлении рас-пыливающего агента до 1000 мм вод. ст. форсунки обычно относятся к группе низкого давления, а при давлении выше 1000 мм вод. ст.—к группе высокого давления. В то время как по изучению механических форсунок проведено большое количество исследований, по изучению воздушных распылителей, особенно низконапорных ]Л. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], сделано очень мало. [c.5] Некоторые авторы [Л. 8, 9 и др.] полагают, что распад струи происходит в результате воздействия внешних сил на ее поверхность. Внешним силам, которые определяются энергией потока, противодействуют силы поверхностного натяжения жидкости. [c.5] На основе теории капиллярных волн Рэлеем [Л. 10] были определены условия распада струи невязкой жидкости. Решение аналогичной задачи с учетом воздействия воздуха на струю топлива дано Г. И. Петровым и Т. Д. Калининой. [c.6] Анализ полученного выражения позволяет выделить колебания, которые приводят к распаду струи. Этим колебаниям должны соответствовать положительные значения q. При этом максимальное значение q будет характеризовать то колебание, которое быстрее всего приведет к распаду струи. Однако Вебер не довел уравнение (1) до практически применимого решения и, в частности, не определил представляющий наибольший технический интерес средний размер капель. [c.6] Полное аналитическое решение задачи о размерах капель представляет в настоящее время значительные трудности. [c.6] Во-первых, для решения вопроса о том, какое из неустойчивых колебаний при заданных условиях приведет к распаду, необходимо знать длины волн и интенсивность колебаний, существующих в струе. Эти колебания задаются начальными условиями истечения струи, т. е. характером течения струи в форсунке, конструкцией распылителя, обработкой и состоянием поверхности сопла и др. [c.6] При изучении распыливания жидкости воздушными или паровыми форсунками Б. Д. Кацнельсоном и В. А Швабом [Л. 12], на основе рассмотрения движения капли в потоке газа (пара), для обобщения опытных данных была использована теория подобия и получена зависимость, позволяющая определить средний размер капель в условиях, когда вязкость жидкости не влияет на распыливание. [c.7] Анализ величин, входящих в эти комплексы, показывает, что Xi и q являются функциями процесса. Необходимо отметить, что величина q, входящая в критерии, обратно пропорциональна времени Г, протекающему от момента истечения струи из форсунки до начала ее распада, и характеризует скорость нарастания амплитуды возмущающих колебаний. Следовательно, вместо 7 можно написать —. [c.7] Г—время от момента выхода струи из сопла до начала распада ее на капли. [c.8] Из полученных критериев и являются определяющими, а критерии Пд и П , содержащие величины и Г, —неопределяющими. [c.8] Численные значения коэффициентов, входящих в уравнение (5), могут изменяться в меру различия начальных условий истечения струи, которые, в свою очередь, характеризуются особенностями различных конструкций форсунок. Однако вид функциональной связи между критериями остается неизменным для различных форсунок. [c.9] Определение влияния вязкости на тонину распыливания жидкости имеет большое значение в промышленной практике. Из немногочисленных исследований можно указать на работу Л. К. Рамзина [Л. 9], опыты которого не обнаружили какого-нибудь влияния на тонину распыливания вязкости жидкости, хотя последняя изменялась примерно от 2 до 23° Э. [c.9] Копытов описывает результаты опытов по сжиганию мазута в печи с форсунками низкого давления. В этой работе было отмечено, что уменьшение вязкости мазута от 52 до 9,2° Э незначительно влияет на процесс горения. [c.9] В целях изучения влияния вязкости на степень дисперсности топлива были поставлены специальные опыты. [c.10] На рис. 1 изображена схема экспериментальной установки. Рабочая жидкость давлением воздуха вытеснялась из измерительной бюретки 1, которая служила топливным баком, и через трубку 2 поступала в форсунку воздушного распылива-ния 3. Воздух от компрессора 4 подавался через уравнительный бак 5, после которого разветвлялся, поступая через отросток 6 и емкость 7 к устью форсунки для распыливания, через отросток 8 в топливный бак / для транспортировки жидкости. Расход воздуха измерялся реометром 9, а его давление манометрами 10, 11 и 12. Расход жидкости определялся по градуированной бюретке /, емкость которой составляла 200 см . Точность отсчета находилась в пределах % (2 см ). [c.10] Распределение жидкости по сечению распыленной струи определялось мензурками 13, укрепленными на рамке 14, которая передвигалась по высоте вдоль стоек 15 и закреплялась на определенном уровне зажимами 16. Этим самым представлялось возможным получить распределение топлива по сечению струи на разных высотах, т, е. на разном удалении от устья форсунки. Количество жидкости в мензурках определялось взвешиванием на аналитических весах. Капли улавливались на закопченных стеклах и замерялись с помощью микроскопа при увеличении в 56 раз. Для моментального отсекания капель служил специально сконструированный прибор, действовавший по принципу шторного затвора. [c.10] Установка была целиком изготовлена из стекла. Устье форсунки представляло собой два концентрических отверстия по внутреннему подавалась распыливаемая жидкость, а по наружному (кольцевому сечению)—воздух. Диаметр выходного сечения для жидкости D = 0,506 мм и, соответственно, площадь / 1 = 0,201 мм . Кольцевое сечение для воздуха F=2,9 мм . [c.10] Для определения степени дисперсности и плотности факела замеры проводились на разных расстояниях по длине струи. Ближайшее расстояние точки замера от форсунки равнялось 75 мм. Попытки проведения опытов на более близком расстоянии не увенчались успехом, так как невозможно было получить распределение топлива по сечению у корня факела, а большая скорость струи не давала возможности произвести отсечку для улавливания капель. Предметные стекла, покрытые сажей, на которых улавливались капли, устанавливались на тринадцати участках по диаметру струи, соответственно геометрическому положению мензурок. Полученные дискретные диаметры капель каждого участка характеризовали распыленную массу, которая определялась плотностью орошения и площадью соответствующего лолукольцевого участка. [c.10] Вернуться к основной статье