4.1 Коефіцієнт витрати запірного конусу розпилювача

Для руху потоку рідини, з постійною швидкістю, секундна витрата палива крізь розпилювач під дією тиску палива перед запірним конусом визначається виразом:

. (4.1)

При умові щільності руху рідини крізь запірний конус та соплові отвори величина секундної витрати палива крізь запірний конус розпилювача за аналогією з виразом (4.1) може бути визначена за формулою:

. (4.2)

Коефіцієнт у відповідності до формули (4.2) може бути визначений за наступним виразом:

. (4.3)

З цього виразу видно, що для визначення коефіцієнту витрати запірного конусу розпилювача необхідно знати мінімальну площу кільцевої щілини по запірному конусу для даної величини підйому голки, витрату палива та відповідний цій витраті фактичний перепад тиску на запірному конусі розпилювача.

Визначення перших двох параметрів, не викликає труднощів, та їх абсолютні величини можуть бути знайдені за допомогою безпосереднього вимірювання запірних конусів корпусу та голки, а також проливанням розпилювачів в зборі на стенді постійного тиску.

Абсолютну величину перепаду тиску на запірному конусі практично неможливо визначити з-за неможливості безпосереднього заміру навіть в статичних умовах тиску палива в мінімальному перерізі запірного конусу . Це виключає можливість безпосереднього визначення за виразом (4.3). Тому будемо використовувати методику опосередкованого визначення , яка базується на використанні залежності коефіцієнту витрати запірного конусу розпилювача від числа Рейнольдса.

Абсолютна величина визначалася за виразом:

. (4.4)

При цьому приймалося рівним тиску проливання, яке встановлювалося за манометром стенду.

Число Рейнольдса визначається за формулою:

. (4.5)

За отриманими значеннями для та була отримана емпірична залежність:

. (4.6)

4.2 Коефіцієнт витрати соплових отворів розпилювача

Секундну витрату крізь соплові отвори розпилювача з голкою при витоку в середовище з протитиском під дією тиску перед сопловими отворами визначаємо за виразом:

. (4.7)

При цьому приймаємо, що:

. (4.8)

Коефіцієнт у відповідності з виразом (4.7) може бути визначений за формулою:

. (4.9)

З виразу (4.9) видно, що для визначення необхідно додатково знати тільки фактичний перепад тиску на соплових отворах:

.

Написавши рівняння Бернуллі для перерізу перед сопловими отворами та запірним конусом, з урахуванням рівності (4.8) отримаємо:

. (4.10)

В правій частині цієї рівності усі величини відомі для визначення визначеної при проливанні витрати . Тиск приймається рівним тиску проливання, який встановлюється за манометром стенду.

Якщо позначити фактичний перепад тиску на соплових отворах:

,

то коефіцієнт витрати соплових отворів розпилювача форсунки може бути визначений за наступною формулою:

. (4.11)

В таблиці 4.1 наведено порівняльні дані по коефіцієнтам витрати запірного конусу для розпилювача двигуна Д-240, які підраховані за результатами проливання його на стенді постійного тиску та за даною методикою. При цьому вказані коефіцієнти визначені для чотирьох значень витрати палива.

З приведених даних видно, що максимальне відхилення значень , які отримані за даною методикою, не перевищують відповідно 1,2% від значень, які визначені за експериментальними даними.

Таблиця 4.1

Розрахунок коефіцієнту витрати запірного конус у розпилювача двигуна Д-240 ( см², сСт, см, кг/м³, голка одно конусна)

За результатами проливання розпилювача з обрізаним носиком на стенді постійного тиску						За методикою для цільного розпилювача
№, п/п	РР, МПа	РЦ, МПа	РР – РЦ, МПа	Q, кг/сек		Q, кг/сек				Різниця
1	8	6	2	0,0262	0,845	0,026	5820	8700	0,835	-1,2
2	9	6	3	0,0334	0,865	0,033	7400	11000	0,86	-0,7
3	19	6	4	0,039	0,88	0,039	8650	13000	0,88	0
4	11	6	5	0,0444	0,89	0,045	9850	14700	0,892	+0,22

На основі проведених експериментів було отримано криву залежності зміни прохідного перерізу сопел в залежності від часу експлуатації та виду палива, яке використовується (рисунок 4.1).

1. на дизельному паливі (згідно розрахунків),

2 – на дизельному паливі (результати моделювання),

3- ЕЕРО (результати моделювання),

4 – МЕРО (результати моделювання).

Рисунок 4.1 – Залежність зміни поперечного перерізу від часу експлуатації двигуна на різних видах палива

Як бачимо з наведеного рисунку швидкість зміни діаметру прохідних отворів розпилювача при роботі на альтернативних видах палива більше ніж в три рази перевищує зміну при роботі на дизельному паливі.