книги из ГПНТБ / Кулагин Л.В. Форсунки для распыливания тяжелых топлив

Т а б л и ц а 7

давлении в системе перепуска отношение количества топлива, поступающего в форсунку, к количеству топлива, выходящего из сопла, может быть определено по следу­ ющей зависимости:

При центральном расположении перепускного отвер­ стия величина отношения г\'0 может быть найдена из урав­

принять, что угол факела уменьшается прямо пропор­ ционально изменению отношения давлений в системе перепуска к давлению топлива (рис. 59).

В настоящее время имеется очень ограниченное коли­ чество опытных данных по качеству распыливания топлива

130

131

при работе форсунок с перепуском топлива. Так как нет

использовать зависимости, приведенные для центробежной

Для улучшения диспер­ сионных характеристик при широком диапазоне расхода топлива иногда идут на

усложнение схемы с использованием, например, прин­ ципа работы двухконтурных распылителей как с подачей топлива в обе ступени, так и с перепуском. Такие комби­ нированные форсунки на режимах малых расходов рабо­ тают как перепускные, а при максимальных нагрузках —- как двухконтурные. Они имеют довольно сложную кон­ струкцию и потому широкого распространения не полу­ чили. Не останавливаясь на анализе их работы, ограни­ чимся рассмотрением одной конструкции.

А. М. Праховым была предложена конструкция фор­ сунки, приведенная на рис. 60, обеспечивающая пяти­ десятикратное изменение расхода топлива при хорошем

132

по осевому каналу, разделяется на две части. Меньшая часть топлива через центральную втулку и тангенциаль­ ные отверстия проходит в камеру закручивания первой ступени и распыливается в зону горения. Другая часть топлива через наклонные каналы 1 и тангенциальные сечения подается в основную камеру закручивания. На режимах малых нагрузок это топливо под действием центробежной силы динамического вихря отводится в си­

расхода топлива может осуществляться по следующим схемам: с постоянным давлением перед форсункой и измененяемым в системе обратного слива; с переменным давлением перед форсункой й постоянным в системе слива; с регулируемым давлением в обеих системах при сохра­ нении постоянной разности давлений перед форсункой и в линии перепуска; с давлением перепуска, которое устанавливается с помощью пружинных клапанов или поршневой системы по определенной зависимости от дав­ ления перед форсункой. Наиболее простым и часто'при­ меняемым является регулирование по первой схеме, при которой оно осуществляется вентилем, установленным на линии перепуска. При этом происходит резкое изменение угла факела, и топливная система работает на всех ре­ жимах с полной нагрузкой и максимальным давлением. При второй схеме регулирования топливная система на

КОНСТРУКЦИИ и ХАРАКТЕРИСТИКИ

ФОРСУНОК С Р А С П И Л И В А Ю Щ И М АГЕНТОМ

Паровые и пневматические форсунки

Первые форсунки с распиливанием топлива за счет кинетической энергии пара были созданы- А. И. Шпаковским более ста лет назад. В 1870 г. эти форсунки работали на волжском пароходе «Алексей» и на каспийском судне «Иран». Конструктивно они представляли собой две концентрично расположенные трубы, причем по внутрен­ ней трубе подавалось топливо, а по наружной — пар. Струя пара, выходя с большой скоростью, разбивала топливо на мелкие капли и увлекала их в зону горения.

В. Г. Шуховым была разработана форсунка более рациональной конструкции такого же типа (рис. 61). Благодаря перемещению внутренней топливной трубки в этих форсунках можно регулировать размер кольце­ вого сечения, изменяя скорость и расход распыливающего агента в соответствии с расходом топлива. Эти форсунки

они мало экономичны и для получения хорошего распы­ ливания топлива требуют большого количества пара. Удельный расход пара повышается с увеличением про­

повышения эффективности использования пара преду­ смотрена подача пара по внутренней, а топлива — по наружной трубке.

В многочисленных вариантах конструкций паровых форсунок основная задача по организации процесса взаи-

135

модеиствия между паровыми и топливными потоками решалась путем изменения места подвода пара, угла встречи, а также повышения относительной скорости потоков. В паровых форсунках в процессе распыливания

значительно ниже по сравнению с механическим. Стремление к увеличению поверхности соприкоснове­

ния взаимодействующих потоков привело к созданию

Рис. 62. Паровая форсунка с насадком для уменьшения длины факела:

риванием топлива или распыливающего агента (Пьянкова,

ках завода Ильмарине (рис. 62) топливо подается по нор­ мали к паровой струе через кольцевой зазор, образуемый соплом и диффузором. Пар поступает по центральному отверстию, имеющему профиль сопла Лаваля. Дальней-

136

шее движение уже топливо-паровой смеси происходит в расширяющемся канале диффузора. Эта конструкция обеспечивает высокие скорости топливо-паровой струи,

топлива 0,05 МН/м2 . Рекомендуемое давление пара 0,5— 2,6 МН/м2 . Однако опыт эксплуатации этих форсунок показывает, что удовлетворительное распыливание топ­

димо уменьшить длину факела, за диффузором на пути движения топливо-парового потока устанавливают много­ сопельный насадок. При этом из-за дополнительного сопротивления давление топлива должно быть увеличено до 0,4—0,5 МН/м2 .

В форсунках, разработанных и испытанных ИДТИ (рис. 63), в целях улучшения условий взаимодействия пара и топлива распылители выполнены в форме отдель­ ных сопел, расположенных на конусной поверхности головки форсунки. Каждое из паровых отверстий пере­ секается общим кольцевым пазом, по которому поступает топливо. Пар из общего кольцевого канала проходит по

размера, расположенные соосно с малыми паропроводящими каналами. Каждое сопловое отверстие рассчитано

сечения, к которым подводят по двум независимым ка­ налам топливо и пар. Выпускают У-образные форсунки производительностью от 50 до 5000 кг/ч при давлении пара

137

и топлива соответственно 1,2 и 1,0 МН/м2 . При этом количество выходных топливо-паровых каналов изме­ няется от 3 до 25 с расположением их в один, а при числе каналов более 15 — в два ряда. Благодаря разделению обоих потоков (пара и топлива) на систему мелких струй достигается резкое увеличение площади соударения и по­ вышается эффективность взаимодействия потоков. Расход

/ У^'^^^Ы^\\)кі н и е м У обычных паровых форсу­ нок. Величина удельной потен-

Ѵ////////////Л I I \ А \ П

Паровое распыливание увеличивает содержание водя­ ных паров в продуктах сгорания, что приводит к повы­ шенным потерям тепла с уходящими газами и усилению коррозии поверхностей нагрева, особенно при сжигании сернистых мазутов. Поэтому на практике широко исполь­ зуют в качестве распыливающего агента сжатый воздух. Воздух в пневматических форсунках не только распыливает топливо, но и, перемешиваясь с ним, интенсифицирует подготовку горючей смеси и ее горение. В значительной степени расход воздуха зависит от его давления и поэтому различают форсунки низконапорные, средненапорные и

138

высоконапорные. В низконапорных форсунках давление воздуха составляет 0,002—0,008 МН/м2 , в средненапорных оно равно 0,02—0,1 МН/м2 и в высоконапорных 0,2—0,8 МН/м2 . В качестве высоконапорных пневма­ тических форсунок мо­

сунок выбирают в зависимости от параметров пара или воздуха, то по внешнему виду форсунки существенно различаются. При этом для получения одной и той же дисперсности капель чем меньше давление подачи и плот­ ность распыливающего агента, тем большее его количество требуется на распыливание 1 кг топлива. В низконапор­ ных форсунках подается от 25 до 100% необходимого для горения воздуха, поэтому они имеют значительнее габаритные размеры. Например, в форсунках типа ОЭН системы Оргэнергонефть (рис. 65) сечение воздушного

139