Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

11.82 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 216 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

димо коэффициент ^ £ заменить суммой коэффициентов

^Ъвх "Т" ?>ц ~Ь Х>т

Таким образом, для определения Q и ц. необходимо знать, кроме основных геометрических размеров, коэффи

циенты сопротивления Івх,				£ч и t,T!		а также	коэффициенты
Я и X .
Методика определения				коэффициентов			сопротивления
приводится	ниже.
Коэффициент трения для сопла и камеры								закручи
вания рассчитывается			по формуле
	lg 1 Ш =			^ — s - , ,					(32)
	ё			( l g R e ' ~ 0 , 2 ) 2 ' 6					V '
где
	R e , = z	^	;	W s	=	Y ^		( 33)
ds — гидравлический			диаметр		входного		канала;		аг =
= Ц~; D„ — периметр			сечения		входного канала.
Необходимо отметить, что формула (32) несколько
отличается	от формулы			Клячко		Л. А.	[5], в	которой
критерий Рейнольдса Re рассчитывается по известному
значению расхода топлива. Так как при расчете									форсу
нок точный	расход	неизвестен,			то с небольшой			погреш- »

ностью коэффициент трения можно рассчитать по значе нию числа Рейнольдса Re', определяемому по формуле (33).

Для определения коэффициента % были проведены экспериментальные исследования четырех форсунок раз

ной	конструкции (см. рис. 15) с диаметром сопла		6,2 мм
и длиной сопла 6,0 мм. Основные		характеристики	форсу
нок	и условия опытов приведены	в табл. 3.

При опытах заданными параметрами были конструктив ные особенности распылителей, геометрическая характе ристика А форсунки и число Рейнольдса во входном тракте.

Число Рейнольдса определялось по формуле

R e = Ä

50	V

				Т а б л и ц а 3
	Форсунки,		приведенные, на рис.
Параметры	15, а
	15, а	15,	б	15, в	15, г
fax В ММ . . .	8,1	11,3		23,4	14,5
RK В ММ . . .	6,5	13,5		13,4	7,2
А	2,07	2,35		2,24	1,49
Re . . . . .	1 100—20 300	500—9600		500—11 700	700—8800
ЛИе-ІО-3	2—9	1—5		1—10	1—5
	9—42	5—22		10—26	5—13
X	515	673		22,8	4700
	14,6	66,4		4,45	15,8
т	0,807	0,879		0,324	1,163
а	0,415	0,602		0,146	0,485
а	1,59	3,14		11,90	2,90
b				8,55
b	0,068	0,458		2,39	0,18
а		0,14		1,26 .
а	1,38	0,14		2,0	4,8
				2,68

П р и м е ч а н и е . Коэффициенты к формулам для одних и тех же размеров имеют различные значения в зависимости от интервала изме нения ARe.

Результаты	опытов		удовлетворительно				описываются
уравнением
		a — b Ig A Re
•л =		ь			——-•••-»
		X \А° — (а — & lg Л Re)2];					( 3 4 )
1,5 =^ Л =s£ 2,4; 1000 < A Re ^						42 000,
где а, Ь и а —• постоянные				величины,		значения которых
	приведены			в табл. 3.
Анализ конструкций			форсунок,		широко		применяемых
в котлоагрегатах средней и большой						мощности, а иногда
и в газотурбинных		установках, показывает, что геометри
ческие параметры		Як =		и "кс = — (1К			и Іс — со-
ответственно длины камеры и сопла,					RK — радиус камеры
закручивания)	меняются		в узких		пределах и поэтому

их влияние на величину коэффициента расхода будет неизменным.

При расчете форсунок, работающих на тяжелых топливах, необходимо учитывать силы трения топлива о торцо вые стенки камеры закручивания, поэтому характери


стика А заменяется на Аэ,		а если учитывать		сопротивле
ния и	силы трения топлива в пристенной			области, —
на Аэд.	Отсюда ясно, что для определения		коэффициентов
расхода	jj.r и д., а также	коэффициента а 3	можно поль

зоваться кривыми, приведенными на рис. 18, откладывая по оси абсцисс вместо А соответственно значения А3 и Аэд. Справедливость этого подтверждается многочислен ными опытными данными. Так, результаты исследования центробежных форсунок на тяжелых топливах показали,

что	кривая,	характеризующая зависимость ц ~		f	(Аэд),
удовлетворительно аппроксимируется			уравнением
		и. = 0,451ЛГа0 '6 9 .			(35)
от	Формула	(35) получена в диапазоне изменения			Аэд
от	0,5 до 4,5. При этом основные		показатели	опытов

изменялись в следующих пределах: диаметр сопла 3,9— 12,5 мм, геометрическая характеристика форсунок 0,82— 1,46; давление подачи 0,4—1,6 МН/м2 ; вязкость топлива 9,1—26,1 мм2 /сек и расход топлива через форсунку 74— 1210 кг/ч. Опытная зависимость (35) является приближен ной, но простой и удобной для использования в прак тике.

Гидравлические сопротивления и использование давления подачи топлива

Для анализа работы центробежных форсунок при распыливании тяжелых топлив, выбора оптимальной кон струкции и режима работы необходимо знать гидравли ческие сопротивления отдельных элементов и всего рас пылителя и использование давления в топливной системе. От конструкции центробежного распылителя и режима работы зависят потери давления в распылителе и исполь зование давления топлива. . Важно практически иметь наибольшие тангенциальные скоростные напоры на входе и выходе из сопла, определяющие величины момента количества движения и интенсивность закручивания топливной струи.

Потери давления во входных каналах можно рассчи тывать по уравнению баланса энергии во входном тракте

Отсюда коэффициент сопротивления входного тракта

где W — скорость топлива в стволе форсунки;

— статическое давление	на входе в камеру закру
чивания.	,

Потери давления при трении топлива о цилиндриче ские стенки камеры закручивания можно определить из

расчета элементарной	работы,		затрачиваемой		на трение
в пристенной области,
	dF	= xdfds,
где т — напряжение	от силы		трения;
df — элементарная		площадка;		df = lKds;	действуют
ds — элементарный		путь,	на	котором

силы трения; ds = —Wu~;

г — текущий радиус закручивания топлива вблизи цилиндрической стенки камеры;

Wи — тангенциальная скорость;

Wr — текущая радиальная скорость топлива в вихре;

Wr = Q/(2nrlK).

Если пренебречь толщиной пограничного слоя и при нять, что около стенки камеры закручивания имеет место турбулентный режим, то, приравнивая радиус камеры закручивания пройденному при закручивании пути S, получим

X рК

Тогда элементарная работа

,г- к Pwl , Wu . , dF= — - — — i^drds,

а потеря энергии, отнесенная к единице объема топлива,

аРч — 4 ' 2Wr — 4

п Q

Эти потери можно выразить и иначе, а именно:

где	(37)
	(37)
	2QW12

Расчет потери давления при трении топлива о торцо вые стенки камеры закручивания можно провести по формуле [5]

где

+1 [(4-2ѵ=і) (4+4+г4і)]}+

+ 3	Я2 j	(2ѵ —Я,)ЛС .
4+4с;		с=	2
4+4с;		с=	Як sin ß cos Ѳ.
Эти потери можно	выразить		в виде
л	- г	pW*

где

^=(4\2-^-. (38)

Складывая гидравлические сопротивления в пристен ной области цилиндрических и торцовых стенок камеры, получаем суммарные потери давления в камере закру чивания

Др« = (&, + У

= Ік - g i - .

(39)

С учетом формул (37) и (38) коэффициент сопротивле ния камеры

Для определения'потерь давления на трение топлива о стенки сопла заметим, что

W2 dpc = \p-£-dx.

Заменим приращения пути dx нии на осевое dl, зная, что dx = формулы (22), (23), (29) и (30), а

(41)

в окружном направле WudlJWa. Используем также формулу

		Q = (гяг? y . L			[р — (Арвх	+		Дрк )].
Тогда	уравнение (41) можно переписать в виде
dPc =		ЛУІіг,	[р -	М «	• А . м	( 1 - Ф ) 3 / 2					(42)
dPc =			[р -	(Арвх	+ Арк)] Jj-y				^ dlc,		(42)
						Ф Ѵ 2		( 2 _ ф )		% ; •
или после	интегрирования
А		КѴ2 .		, А	. А „ (1—		Ф 3 ) 3		/ 2 / с
А Р С = — [ р - ( д Р „ + д р к ) ]						;	y	2	j

Если ввести в выражение для расчета потерь давле ния на трение о стенки сопла коэффициент сопротивле ния сопла, то получим

A p , = k - V -

( 4 3 )

В формулах (39), (40), (43) и (44) учитывались гидра влические сопротивления у стенок камеры закручивания

и сопла. При этом не тивления при входе в ные значения величин

принимались во внимание сопро сопло и др. Поэтому действитель Арк, Арс, t,K и £с для всех рассма-

			1	.... _ ..	•
		7			• X
		7
					""•*"---
3,0	3,5	hfl	>+,5	5,0	5,5	6,0 igARe
				a)

». «Л •/

	3,0	3,5	W	45	£0		5,5	6,0 Lg A Re
Рис.	19.	Зависимость	коэффициента		живого	сечения		от чисел	ЛЯе
		и /"с/^к для центробежных форсунок:
а — на входе в сопло ф2>' б — на выходе из сопла ф3							; / — опытные точки		[1 7];
2 — опытные точки [14]; 3 и 4				Ч — расчетные точки по уравнению энергии по
тока (45) соответственно для форсунок с входными каналами круглого сече
ния,	расположенными под углом к оси сопла, и с винтовыми завихрителями;
			0,17+0,25;		6	=	0,50+0,62

триваемых конструкций форсунок несколько выше рас четных.

На	рис. 19, а, б	приведены	зависимости коэффициен
тов ф 2 и	Фзо т чисел Л Re и ~		для ряда форсунок. При
этом использовались		расчетные данные и результаты опы-

тов других авторов [16, 20]. При расчетах применялось уравнение энергии потока

/>2	+	2		2		PW2r
/>2	+	2	1	2		2
						pW2
		крвх	+ АРк	=	Р	(45)
где р 2 и Wгт	— соответственно					статическое давление и
		радиальная			скорость топлива на входе

В СОПЛО,

В первом приближении коэффициенты ф 2 и ср3

можно определить также по


кривым		рис. 20,		получен
ным	на	основе		выполне
ния	принципа		максималь
ного	расхода			жидкости.
Из		анализа		кривых,
приведенных			на рис. 20,

видно, что при £сех диа пазонах изменения харак теристик А (Аэд) коэффи циенты ср2 больше коэффи циентов фз, т. е. размер воздушного вихря в сече нии 2—2 меньше размера воздушного вихрен в сече нии 3—3 (см. рис. 17).

у/

0,6

0,2

8 A fag)

Рис. 20. Зависимость коэффициен тов живого сечения от A (А^):

Общий коэффициент сопротивления головки распы лителя

2j £ = Ѣвх + £к + £с-

Для определения коэффициентов сопротивления от дельных элементов, общего коэффициента сопротивления распылителя и анализа использования давления топлива проведено экспериментальное исследование на циркуля ционной установке. Расход топлива определялся объем ным методом, а давление перед форсунками измерялось образцовым манометром. Опыты проводились на модели рующей жидкости, близкой по свойствам к мазутам. Необходимый уровень вязкости и других физических свойств жидкости перед распиливанием поддерживался путем соответствующего подогрева. Всего было проведено

в с е х

260 опытов на форсунках четырех конструкций (см. рис. 15). Основные характеристики форсунок и усло вия опытов приведены в табл. 3.

Можно принять, что для расчета коэффициентов сопро


тивлений	Zexj	£к и	£	с. а следовательно, и					£»	существует
зависимость		вида		£ =		ApRé.
Вследствие того, что для каждой конструкции геоме
трическая	характеристика						в	ходе опытов	не		менялась,
а для всех опытных форсунок она изменялась2											в узком
диапазоне—		от	1,49		до	2,35		(см. табл. 3),	то	последнюю
зависимость		можно			представить в виде £ = (Л Re)".
На рис. 21			приведены				зависимости		коэффициентов
сопротивлений от величины числа Л Re для									центробежных

форсунок, широко применяемых в паровых котлах. Ана лиз полученных гидравлических характеристик позво* ляет сделать следующие выводы. Для центробежных форсунок всех опытных конструкций в широком диапазоне изменения режимных параметров коэффициенты сопро тивлений впускного тракта, цилиндрических и торцовых стенок камеры закручивания и сопла определяются кон струкцией и величиной числа ЛRe. Характер зависимости

коэффициентов сопротивлений Івх, £q» и £г д л я опытных форсунок примерно один и тот же. На всем

диапазоне изменения числа Л Re наибольшие значения имеют коэффициенты сопротивления входных каналов. Коэффициенты сопротивлений с увеличением Л Re в обла

сти	малых значений резко		снижаются, а затем	прак
тически		остаются постоянными. Минимальные		значе
ния	Л Re,	соответствующие	постоянным величинам	коэф

фициентов, сопротивлений, зависят от конструкций фор сунок.

Закономерность изменения		коэффициентов	сопроти
вления сопла	и зависимость	£г = / (Л Re) имеют		явно
выраженный	минимум. Минимальные значения		Z,c	опре

деляются выбором конструкций и для большинства опыт

ных	форсунок минимум	соответствует числу	Л Re, рав
ному	приблизительно 10*.
Опытные значения коэффициентов сопротивления ка
меры на всем диапазоне		изменения чисел Л Re	удовлетво
рительно описываются		уравнением
	*	(АЩ% '	(46)

4	eg A Re	J		и	LgA Re
Рис. 21. Зависимость коэффициентов сопротивления				t.ex,	£ч , £ г и £с
от величины Л Re и	конструкции	центробежных		форсунок:
/ — конструкция приведена	на рис. 15, в; 2	— то же,	на рис. 15, а; 3 — то же,
на рис.	15 г; 4 — то же,	на рис.	15, б

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 216 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ