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

в сопло от геометрической характеристики форсунки. Характер протекания этих кривых зависит от формы воздушного вихря внутри сопла. Опытные зависимости безразмерного радиуса воздушного вихря на срезе сопла

от чисел Л Re и для центробежных форсунок (рис. 28) удовлетворительно аппроксимируются формулами

ô = r , ( l - S 3 ) c o s ^ .

7J

получаем в конечной форме зависимость для определения относительной толщины пленки идеальной жидкости при выходе из сопла

вихря на срезе сопла центробежных форсунок от чисел Л Re и rJRK:

' — rc/RK = 0,50н-0,62; 2 - rJRK = 0,17н-0,25

Из анализа формул (63)—(65) видно, что относитель­ ная толщина пленки топлива на выходе из сопла зависит от гидравлических параметров центробежных форсунок, а следовательно, от геометрической характеристики А:

Т а б л и ц а * 4

71

стики форсунки мало отличаются одна от другой, а потому практически можно использовать любую из них.

Учет сил трения о торцовые стенки камеры закручи­ вания 19 ] приводит к зависимости толщины пленки топлива

на рис. 15, а; 4 — то же, на рис. 15, б; 5 — с тангенциальными входными ка­ налами прямоугольного сечения, опыты авторов; 6 — то же, опыты Цирульникова Л. М.; 7 — с тангенциальными входными каналами круглого сечения, опыты Дитякина Ю. Ф. и Струлевича Н. Н. [5]; 8 — то же, опыты Блоха А. Г. и Кичкиной Е. С. [4]; 9 — с завихривающими канавками, расположенными

под углом к оси сопла, опыты Тэта Р. В. и Маршалла В. Р.

от эквивалентной характеристики форсунки. Поэтому для определения отношения — можно пользоваться кривыми,

и толщина пленки топлива для каждой конструкции одно­ значно определяются значением эквивалентной действую­ щей характеристики форсунки.

Полученные в результате испытаний на вязких топливах зависимости угла факела и относительной толщины пленки топлива на выходе из сопла от конструкции цен-

72

Значения постоянных величин -ф, Т, со и е, полученные методом наименьших квадратов, и пределы применимости формул (66) и (67) даны в табл. 4. При выводе этих фор­ мул диапазон изменения характеристик форсунок и усло­ вия проведения опытов оставались теми же, что и при выводе экспериментальной зависимости (35).

Дисперсионные характеристики форсунок

Опыты показывают, что при практикуемых режимах работы форсунок пленка топлива распадается на большое количество капель различных диаметров непосредственно при выходе из сопла. Распад струи на капли определяется рядом факторов, полный учет которых аналитически представляет значительные трудности. Поэтому в много­ численных работах по исследованию процессов распыливания вопросы в основном изучаются опытным путем с использованием статистических методов и теории по­ добия.

Из рассмотрения функции распределения капель РозинРаммлера [9] видно, что для определения закономерности распределения капель по классам мелкости достаточно знать значения характеристического диаметра фракций х0 и характеристику разброса по диаметрам капель п.

Можно полагать, что при распыливании ряда топлив центробежными форсунками на значения х0 и п влияют следующие величины: толщина пленки при выходе из сопла о; скорость истечения этой пленки W; коэффициент поверхностного натяжения жидкости а; коэффициенты

ботки всех деталей опытных форсунок доводится до одной и той же величины.

73

Используя П-теорему теории подобия, получим следую­ щие критериальные уравнения-

зависящей исключительно от физических свойств жидко­ сти. При распыливании вязких топлив величина т зависит в основном от их вязкости т], так как плотность р и коэф­ фициент поверхностного натяжения а для них меняются незначительно. Таким образом, критерий Lp характе­ ризует в основном влияние вязкости топлива на мелкость распыливания и распределение капель. Так как влияние вязкости жидкости нагляднее характеризуется симп­ лексом вязкости сред Сп, то представляется возможным исключить из критериальных уравнений (68) и (69) кри­ терий Лапласа.

74

При обработке экспериментальных данных характе­ ристический диаметр капель определяется из уравнения (11) при условии X = х0. Константа распределения рас­ считывалась двойным логарифмированием уравнения (9),

которое в конечном итоге приводит к уравнению прямой линии

лежащих на прямой lglg-g- = / (lgx), например для точек

A3

соответствующих медианному хм и характеристическому х0 диаметрам фракций, имеем

J00

lglg~n ^

п =

где RM = 50% и Ro = 36,8%.

77

Для оценки качества распыливания топлива одно­ ступенчатыми центробежными форсунками широко исполь­ зуют также средние величины размеров совокупности капель, приближенно характеризующие дисперсность всего факела. Так, широко применяют медианные диаметры фракций. Зависимости, связывающие средние диаметры капель с безразмерными критериями и симплексами, опре­ деляются также эмпирически.

Опытные результаты измерения тонкости распылива­ ния жидкостей (рис. 30, в), полученные различными авто­ рами, удовлетворительно аппроксимируются критериаль­ ным уравнением

В табл. 5 указаны рабочие жидкости, краткие условия проведения опытов и их результаты.

Формула (72) дает возможность с необходимой точ­ ностью оценить тонкость распыливания некоторых топ­ лив, в том числе и вязких, и доступна для эксплуатацион­ ного контроля работы одноступенчатых центробежных форсунок в топках паровых котлов и других агрегатах.

Анализ графиков рис. 30, а, б, в и формул (70)— (72) показывает, что везде симплекс вязкости сред яв­ ляется параметром. Кроме того, опытные точки в большин­ стве случаев с некоторым разбросом ложатся на пря­ мые, имеющие одинаковый наклон. Однако прямые, построенные по опытным данным Тэта Р. В. и Маршалла В. Р., имеют несколько другой наклон. Это объясняется исключительно конструктивными особенностями форсу­ нок. В этих опытах из-за увеличенных размеров камеры закручивания имело место своя, отличная от других исследованных форсунок, закономерность изменения ха­ рактеристического диаметра фракции и константы распре­ деления, а также медианного диаметра.

нения критерия — и симплекса - ^ р , указанных на соот­ ветствующих графиках. При этом скорость истечения топлива на выходе из сопла

В обе формулы входят параметры, учитывающие влияние

• 78

конструкции и режима работы распылителя на гидравли­ ческие параметры, а также на диаметр фракций и их распределение при распыливании вязких топлив. Однако на рис. 30 экспериментальные точки Лонгвелла Д. П., Фрейзера Р. П., Джиффена Е. и Мурашева А., а также некоторые точки Дитякина Ю. Ф. и Струлевича H . Н. получены с использованием формулы (63) и, как видно из графиков, удовлетворительно ложатся на соответствую­ щие прямые. Это объясняется тем, что в опытах указан­ ных авторов использовались форсунки с рациональными внутренними размерами без завихрителей и распыливались только маловязкие топлива.

Распределение топлива по сечению факела

Свойства топлива и конструкция распылителя влияют на распределение частиц топлива по сечению факела и его дальнобойность. Эти показатели в значительной

79