книги из ГПНТБ / Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие

Рис. 2. Схема экспериментальной установки для гидравличе­ ского испытания форсунок

ров, из которых принималось среднее значение производи­ тельности.

Определение корневого угла факела распыла осуществля­ лось двумя способами: путем фотографирования факела, ос­ вещенного сильным боковым светом, на фоне экрана из чер­ ного бархата, и путем проектирования факела на полупро­ зрачный экран при помощи сильно удаленного источника све­ та. При обработке полученных результатов установлено, что оба способа дают одинаковые значения углов распыла. Одна­ ко предпочтительнее второй метод, как менее трудоемкий.

Геометрические параметры исследованных форсунок и зна­ чения фактического коэффициента расхода р,ф, подсчитанные по формуле (2.Н), приведены в табл. 1. Общий вид испытан­ ных форсунок показан на рис. 3. Для характеристики типа форсунки приняты следующие обозначения: .первая цифра ука­ зывает номер корпуса, а последующие буквы — материал; из которого форсунка изготовлена (пл — плексиглас; ал — алю­ миний; ст —стекло; бр — бронза; кп — капрон, эб — эбонит; фр — фарфор).

40

ВАННЫХ ФОРСУНОК ОДНОСТОРОННЕГО РАСПЫЛЕНИЯ 6 Л ИЦ 3 1 КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИССЛЕД1 ИСПЫТАНИИ

И РЕЗУЛЬТАТЫ

-

42

47

ния dc/dBx (в рассматриваемом интервале) и может отличать­ ся от единицы в несколько раз (рис. 6) .

'0,7

0.5

0,3

*0.3, 0,7 11 1.5 . dc/dex

Рис. 6. Зависимость коэффициента расхода форсунки от отно­ шения dc/dox при истечении жидкости без закручивания

мость должна сохраниться, причем, как следует из рис. 6, уве­ личение отношения диаметра сопла к диаметру входа равно­ значно увеличению геометрической характеристики форсунки, и наоборот. Таким образом, хотя уравнение (2.19) является эмпирическим, но оно в определенной мере отражает физиче­ скую картину течения жидкости в форсунке.

Обработка многочисленных экспериментальных данных по уравнению (2.19) показала, что результаты опытов описыва­ ются с точностью до 8% (рис. 7 и табл. 1). Область исследо­ ваний охватывает интервал Re = 1 • 104ч-4,55-104, причем зна­ чение критерия Рейнольдса вычисляли по формуле (2.16). В отличие от данных А. Г. Блоха и Е. С. Кичкиной [22], эти эксперименты выявили зависимость коэффициента расхода от числа Re-во всем указанном диапазоне, хотя и в незначитель­ ной степени (рис. 8). Влияние числа Рейнольдса на коэффи­

48

Рис. 7. Зависимость коэффициента расхода от расчетной гео­ метрической характеристики форсунки: О — опыты авторов; □ — опыты Б. А. Первицкого, В. А. Зимина Г120]; Д — опы­ ты М. Дюма, Р. Ластера [173]

циент расхода выражается в том, что производительность фор­ сунок пропорциональна давлению в степени 0,44-=-0,48, вмес­ то 0,5, как следует из уравнения Бернулли.

-к

Рис. 8. Зависимость коэффициента расхода от кри­ терия Рейнольдса: О — 2пл1—3,1; 0 — 2пл1 — 5,1;

Д — 6пл1 —3,1; У — 6пл1 —5.1 .

49

Чтобы уточнить зависимость производительности от диа­ метра сопла для нескольких форсунок, опытные данные обра­ батывались по формуле (2.2). При этом, например, для фор­ сунок 2пл1, 4пл1 и 6пл1 были соответственно получены фор­ мулы:

Q = б г - н ^ - б с 1.20,-

Q = 43,3-Hw°’465-dc1’325 , q = 39,2- i v - 445-6^ ° .

Как видно, показатель степени у диаметра сопла является переменной величиной и зависит от конструкции форсунки.

Для проверки возможности использования этого метода расчета при боле§ широком диапазоне изменения геометриче­ ских параметров форсунок, чем указано ъ табл. 1, по выраже­ нию (2.19) дополнительно были обработаны эксперименталь­

равнялось 3,5±70 и 30 кг/см3, а геометрическая характеристи­ ка изменялась в пределах Ai = 1,02—17,70 и А] = 1,47-4-18,65.

В итоге установлено, что данные опытов работы [120] описы­ ваются выражением (2.19) с точностью до 10%, а разница м'ежду расчетными и фактическими значениями' коэффициента расхода, приведенными в [173], составляет порядка ±14% . Это позволяет рекомендовать уравнение (2.19) для практиче­ ского расчета коэффициента расхода центробежных тангенци­ альных форсунок, геометрические параметры которых изменя­ ются в следующих пределах:

Ai = l,02±18,65; гс = 0,72±3,0 мм; гвх=0,72±4,0 мм; RK=4,19±17,75 м м ; dc/dBx=0,39±3,07.

Практическое использование выражения (2.19) осложняет­ ся необходимостью промежуточных расчетов коэффициента живого сечения ср. Поэтому для упрощения расчетов и облег­ чения обработки экспериментальных данных, целесообразно -иметь зависимость, устанавливающую явную связь коэффици­ ента расхода с геометрической характеристикой. В качестве такой зависимости предложено выражение [23]

Значения коэффициентов кигп следующие:

50

Переменные значения коэффициентов являются основным недостатком выражения (2.20) .

Значительно удобнее использовать для расчетов следую­ щее выражение:

1

( 2.21)

1 + 1.28-А0-95 ’

которое описывает расчетную кривую Г. Н. Абрамовича в ин­ тервале А = 0-у20 с точностью до 1,5%.

К основным гидравлическим параметрам центробежной форсунки относится также угол факела распыла, поскольку он характеризует распределение жидкости в объеме аппарата, оказывает влияние на дальнобойность струи и частично опре­ деляет тонкость распыла. В общем виде угол факела распыла определяется отношением тангенциальной и осевой составля­ ющих скорости на срезе сопла

Это отношение меняется по сечению сопла. Струйки жид­ кости, вытекающие на границе с воздушным вихрем, образу­ ют наибольший угол, а струйки, прилегающие к стенке соп­ ла — наименьший. Приближенно можно допустить, что в ре­ зультате взаимодействия этих двух, а также всех промежу­ точных струек, устанавливается какой-то средний угол, кото­ рый и принимается за угол факела. Л. А. Клячко, приняв за расчетный угол, под которым происходит истечение жидкости из кольца среднего радиуса:

получил выражение

В работе Л. В. Кулагина [94] получена уточненная фор­ мула для угла факела, учитывающая взаимодействие элемен­ тарных кольцевых струй жидкости, вытекающих из сопла под различными углами:

51

тов вряд ли целесообразно, так как в действительных услови­ ях всегда есть факторы, влияющие на угол распыла и неучтен­ ные в теоретическом выводе.

Опыты, проведенные А. Г. Блохом и Е. С. Кичкиной [22], показали, что для маловязкой жидкости (л1= рш2/рж-о-б0< < 3 - 105) угол* факела распыла не зависит от расхода и может

На рис. 9 представлены опытные данные по углам распыла форсунок (их геометрические параметры приведены в табл. 1), обработанные с использованием геометрической ха­ рактеристики А, и тай же показана теоретическая кривая (по Г. Н. Абрамовичу). Разброс экспериментальных точек на рис. 9 настолько велик, что трудно выяснить даже качествен­ ную зависимость угла распыла от А. Если же применить при анализе расчетную геометрическую характеристику то, как видно из рис. 10, разброс точек резко уменьшается. Тогда эк­

спериментальные данные можно аппроксимировать следую­ щим уравнением:

Иногда в литературе высказывается мнение, что угол фа­ кела распыла в значительной мере зависит от давления воды перед форсункой. Экспериментальные данные, представлен­ ные на рис. 11, показывают, что для гаких^форсунок указан­ ная зависимость действительно наблюдается, но выражена

52