Способ распыливания жидкости и устройство для его осуществления

Способ распыливания жидкости и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ распыливания жидкости, заключающийся Б том, что жидкостный поток закручивают и подают в виде центральной сплошной пелены в спутный газовый поток и возбуждают в жидкостном и газовом потоках периодические нелинейные колебания, отличающийся тем, что, с целью повышения дисперсности распыливания и равномерности распределения капель и уменьшения энергетических затрат на распыливание, вокруг спутного газового потока подают дополнительную соосную жидкостную пелену, которую направляют под углом к центральной пелене до их пересечения. /J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г rJ z0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3458549/23-05 (22) 31.03.82 (46) 07.02.84. Бюл. № 5 (72) А. В. Андреев и В. Г. Базаров (53) 66.069.83 (088;8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 176143, кл. А 01 М 7/00, 1964.

2. Пажи Д. Г. и др. Распылители жидкостей. М., «Химия», 1979, с. 95, рис. 11.57а.

3. Авторское свидетельство СССР № 569796, кл. F 23 D 11/12, 1975 (прототип).

4. Авторское свидетельство СССР № 929964, кл. F 23 D 11/06, 1977 (прототип) .

„„80„„1071321 А

D(51) В 05 В 3/02; В 05 В 3/! 2; В 05 В 1/08;

В 05 В 17/04 (54) СПОСОБ РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ. (57) 1. Способ распыливания жидкости, заключаюшийся в том, что жидкостный поток закручивают и подают в виде центральной сплошной пелены в спутный газовый поток и возбуждают в жидкостном и газовом потоках периодические нелинейные колебания, отличающийся тем, что, с целью повышения дисперсности распыливания и равномерности распределения капель и уменьшения энергетических затрат на распыливание, вокруг спутного газового потока подают дополнительную соосную жидкостную пелену, которую направляют под углом к центральной пелене до их пересечения.

1071321

2. Устройство для распыливания жидкости, содержащее корпус с насадком и воздухоподводящим каналом, приводной вал с каналом подвода жидкости и стаканом с пропилами и выходной конусной кромкой и закрепленный на насадке диск с отверстиями, размещенными с возможностью совмещения с пропилами стакана и сообщающимися с воздухоподводящим каналом, отличающееся тем, что, с целью повышения дисперсности распыливания и равномерности распределения капель и уменьшения энергетических затрат на распыливание; оно снабжено дополнительным стаканом, охватывающим основной стакан с образованием кольцевой полости, выполненным с выходйой конусной кромкой, выступающей за выходную конусную кромку основного стакана, и соединенным с последним задней торцовой стенкой с

Изобретение относится к технике диспергирования жидкостей в газовой среде и предназначено для использования в химических реакторах большой расходонапряженности.

Изобретение может быть также использова- 5 но в системах увлажнения воздуха и для распыливания различных видов жидкого топлива в камерах сгорания теплонапряженных энергетических установок.

Известен способ распыливания, состоящии в том, что жидкость закручивают и вводят в газовую среду в виде тонкой кольцевой пелены, диспергирующейся на капли (1).

Способ прост, обеспечивая удовлетворительное распыливание, при небольших рас- 15 ходах жидкости,и поэтому широко используется в технике диспергирования.

Недостаток известного способа — грубое распыливание при повышенных расходах жидкости (свыше 0,25 кг/с).

Известно устройство для распыливания, содержащее корпус с тангенциальным подводящим каналом и отражателем на выходе (2).

Недостатком известного способа является грубое распыливание жидкости при больших ее расходах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ распыливания жидкости, заключающийся в том, что жидкостной поток закручивают и подают в виде центральной сплошной пелены в спутный газовый поток 30 и возбуждают в жидкостном и газовом потоках периодические нелинейные колебания (3).

Недостатками его являются значительные затраты энергии газового потока при распыливании, низкий КПД использования выполненными в ней каналами, при этом диск выполнен с пропилами, расположенными с возможностью совмещения с каналами торцовой стенки, а угол конусности выходной конусной кромки основного стакана больше угла конусности выходной конусной кромки дополнительного стакана.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что пропилы диска расположены в противофазе его отверстиям, а каналы торцовой стенкй — в противофаве пропилам основного стакана.

4."Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что пропилы диска выполнены клинообразными.

5. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что пропилы основного стакана выполнены клинообразными.

2 кинематической энергии газа и жидкости при ее распыливании.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для распыливания жидкости, содержащее корпус с насадком и воздухоподводящим каналом, приводной вал с каналом подвода жидкости и стаканом с пропилами и выходной конусной кромкой и закрепленный на насадке диск с отверстиями, размещенными с возможностью совмещения с пропилами стакана и сообщающимися с воздухоподводящими каналами (4).

Недостатками известного устройства являются низкий КПД использования кинетической энергии газа и жидкости при ее распыливании, грубое распыливание при больших расходах жидкости.

Цель изобретения — повышение дисперсности распыливания, равномерности распределения капель и уменьшения энергетических затрат на распыливание.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу распыливания жидкости, заключающемуся в том, что жидкостный поток закручивают и подают в виде центральной сплошной пелены в спутный газовый поток и возбуждают в жидкостном и газовом потоках периодические нелинейные колебания, вокруг спутного газового потока подают дополнительную соосную жидкостную пелену, которую направляют под углом к центральной пелене до их пересечения.

Устройство для распыливания жидкости, содержащее корпус с насадком и воздухоподводящим каналом, приводной вал с каналом подвода жидкости и стаканом с пропилами и выходной конусной кромкой и закрепленный на насадке диск с отверстиями, 1071321

45

55 размещенными с возможностью совмещения с пропилами стакана и сообщающимися с воздухоподводящим каналом, снабжено дополнительным стаканом, oxBBtblBBIoIllèì основной стакан с образованием кольцевой полости, выполненным с выходной конусной кромкой, выступающей за выходную конусную кромку основного стакана, и соединенным с последним задней торцовой стенкой с выполненными в ней каналами, при этом диск выполнен с пропилами, расположенными с возможностью совмещения с каналами торцовой стенки, а угол конусности выходной конусной кромки основного стакана больше угла конусности выходной конусной кромки дополнительного стакана.

Кроме того, пропилы диска расположены в противофазе его отверстиям, а каналы торцовой стенки — в противофазе пропиламосновного стакана.

Пропилы диска и пропилы дополнительного стакана могут быть выполнены клинообразными.

На фиг. схематически изображено предлагаемое устройство для распыливания жидкости, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 1 с клинообразным выполнением пропилов диска; на фиг. 5 — разрез Б — Б на фиг. 1 с клинообразным выполнением пропилов дополнительного стакана.

Устройство для распыливания жидкостей содержит корпус 1 с насадком 2, установленным с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1, и воздухоподводящим каналом 3, приводной вал 4 с каналом 5 подвода жидкости и стаканом 6 с пропилами 7 и выходной конусной кромкой 8 и закрепленный на насадке 2 диск 9 с отверстиями 10.

Приводной вал 4 выполнен с распределителем 11 на конце и сверлениями 12 для разделения потока жидкости. Распределитель

11 сообщает внутреннюю полость 13 стакана с каналом 5 подвода жидкости.

Кроме того, устройство снабжено дополнительным стаканом 14, охватывающим основной стакан 6 с образованием кольцевой полости 15, выполненным с выходной конусной кромкой 16, выступающей за выходную конусную кромку 8 основного стакана 6, и соединенным с последним задней торцовой стенкой 17 с выполненным в ней каналами 18.

Дополнительный стакан 14 выполнен со ступицей 19, образующей с валом 4 кольцевой жидкостной коллектор 20, соединенный сверлениями 12 с каналом 5 вала 4 и имеющий радиальные сверления 21, сообщающие коллектор 20 с кольцевой полостью 15.

Диск 9 выполнен с пропилами 22, расположенными с возможностью совмещения с каналами 18 торцовой стенки 17, а угол конусности выходной конусной кромки 8 основ4 ного стакана 6 больше угла конусности выходной конусной кромки 16 дополнительного стакана 14.

Каналы 18 выполнены чередующимися со сверлениями 21 и сообщающими воздухоподводящий канал 3 с полостью 15.

Пропилы 22 диска 9 расположены в противофазе его отверстиям 10, а каналы 18 торцовой стенки 17 — в противофазе пропилам 7 основного стакана 6. !

О Форма пропилов 7 основного стакана 6 и пропилов 22 диска 9 может быть различной в зависимости от необходимой формы импульса скорости воздушной струи. В частности, для получения нелинейности формы с крутым фронтом наиболее предпочтительна клинообразная форма с ориентированными друг к другу основаниями пропилов 7 и 22.

Форма отверстий 10 диска 9 и каналов 18 торцовой стенки 17 также может быть различной в зависимости от требуемой формы генерируемых ими колебаний воздушного потока.

Количество пропилов 22 и отверстий 10 диска 9 и количество каналов 18 стакана

14 и пропилов 7 стакана 6 выполнено одинаковым, что обеспечивает генерирование ко2s лебаний воздушного потока в полости 15 и канале 23 одинаковой частоты. Для наиболее эффективного распыливания жидкостных пелен, истекающих с кромок 8 и 16 стаканов 6 и 14, отверстия 10 и пропилы 22 диска 9, каналы 18 стенки 17 и пропилы 7

З0 стакана 6 равномерно размещены по окружности, и либо отверстия 10 и пропилы 22, размещенные на диске 9 насадка 2, либо пропилы 7 стакана 6 и каналы 18 стенки 17 смещены друг относительно друга по углу на половину шага между отверстиями 10 диска 9 насадка 2.

Работа предлагаемого устройства для распыливания жидкости осуществляется согласно предлагаемому способу.

При вращении вала 4, например от электродвигателя (не показан), и подаче жидкостного потока через канал 5, он разделяется на 2 потока.

Первый, меньший по расходу жидкости поток, поступает через распределитель 11 во внутреннюю полость 13 стакана 6 и растекается по его внутренней поверхности под действием центробежных сил, а затем истекает с его выходной кромки 8 в виде центральной сплошной пелены. Второй поток через сверления 12 в вале 4, коллектор 20 и сверления 21 попадает на внутреннюю поверхность стакана 14, растекается по ней под действием центробежных сил и истекает с его выходной кромки 16 в виде дополнительной соосной жидкостной пелены, которую направляют под углом к центральной пелене до .их пересечения. Последнее обеспечивается взаимным расположением кромок 8 и 16 и соотношением расходов жидкости на стаканах 14 и 6, определенных проход1071321

5 ными сечениями сверлений 12 и 21 и каналов распределителя 11.

При подаче сжатого до избыточного давления 0,025 МПа воздуха от компрессора (не показан) в канал 3, воздух также разделяется на 2 потока. Первый поступает через кольцевой конфузорный канал 23 к кромке 16 стакана 14, отгибает истекающую с нее жидкостную пелену и распыливает ее на капли. Второй поступает через каналы 18 стенки 17 в полость 15, образованную стаканами 14 и 6, и взаимодействует с жидкостными пеленами, истекающими с выходных кромок 16 и 8 стаканов 14 и 6. При соотношениях скоростных напоров воздуха и жидкости во внутренней пелене в пределах 0,1—

1,0 такое взаимодействие приводит к автоколебаниям внутренней, более тонкой (в случае существенно различных по толщине жидкостных пелен) или обеих пелен (при их близких толщинах1 с частотой 500—

3000 Гц. Частота автоколебаний зависит от времени пребывания жидкости от момента отрыва с кромок 16 и 8 и до момента их пересечения. Автоколебания приводят к интенсивному дроблению жидкости и. ее разбрызгиванию по пространству смесеобразовання.

При установке диска 9 с отверстиями 10 и пропилами 22 переменное проходное сечение воздушных каналов, образованных пропилами 22 ч каналами 18 стенки 17, приводит к генерированию колебаний скорости воздуха в полости 15, что обеспечивает колебания истекающей с кромки 8 жидкостной пелены даже в случае, если ее автоколебания не обеспечиваются, например, если не выдержаны соотношения скоростных напоров жидкости и воздуха. Но наибольший эффект обеспечивается в случае, если частота генерируемых пропилами 22 и каналами 18 колебаний совпадает с частотой автоколебаний жидкостной пелены. Прн установлении такого резонанса качество распыливания и равномерность распределения капель по факелу распыливания возрастают в несколько раз.

Особенно эффективно такое дробление при возбуждении колебаний воздушного потока нелинейной формы с крутым передним фронтом, градиент нарастания скорости в

6 котором в 2,5 — 12 раз выше, чем у гармони ческих колебаний той же амплитуды.

При выполнении пропилов 7 в стакане 14, они при вращении стакана 14, взаимодействуя с отверстиями 10 диска 9, приводят к

S генерированию колебаний скорости газового потока в канале 23, что повышает эффективность дробления жидкостной пелены, истекающей с кромки 16 стакана 14. Как и в случае возбуждения колебаний в полости 15, нелинейная форма колебаний повышает эффективность такого дробления. Однако наиболее благоприятным является случай возбуждения колебаний одинаковой частоты, и находящихся в противофазе друг к другу в канале 18 и полости 15. При этом кромку 16

15 обтекает, кроме стационарного, мощный возвратно-поступательный воздушный поток, измельчающий жидкость в мелкие капли и образующий в зоне смесеобразования систему. поступательно движущихся со скоростью воздушного потока тороидальных вихрей, Это полезно при распыливании вязких реологических жидкостей, а также вязких топлив типа мазутов, у которых при обычном распыливании, частицы разорванных тонких жидкостных пелен образуют за счет сил поверхностного натяжения крупные капли. Диспергирование жидкости на капли вблизи от кромок 16 и 8 предотвращает это нежелатель ное явление. Образование тороидальных вихрей интенсифицирует турбулентность в зоне горения.

Зп Немаловажным обстоятельством является тот факт, что генерированные колебания воздушного потока в канале 18 и полости

15 в противофазе друг другу гасят образованные колебаниями скорости воздушного потока звуковые колебания, что облегчает экс35 плуатацию устройства, уменьшает уровень шума.

Таким образом, предлагаемый способ распыливания жидкости и устройство для его осуществления обеспечивают повышение

КПД использования кинематической энергии газового и жидкостного потоков при распыливании, при меньших затратах повышают дисперсность распыливання и равномерность распределения жидкости в воздухе.

107!321

А — А

4Ъг.

E-Е

1071321

ВНИИПИ Заказ 11531/5 Тираж 676 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4