Центробежная форсунка

Центробежная форсунка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

А. С. Лышевский, В. Ф. Мыльнев и B. Д. Мыльнева, (72) Авторы изобретения

°, Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени "

Г политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ФОРСУНКА

Изобретение относится к химическому машиностроению, пренмушественно к устройствам для распыливания жидкостей в аппаратах химической технологии.

Известна центробежная форсунка, содеркашая корпус с камерой закручива- S ния с цилиндрической и конфузорной частями, сопле и тангенциальный подвод жидкости 1).

В проточных частях этой форсунки, таких, как цилиндрическая и конфузорная части камеры закручивания и сопловой канал, жидкость движется вдоль стенок в виде врашаюшейся пленки, а центральная часть этих элементов заполнена воздушным вихрем . В центробежной форсунке длину струи распыленной жидкости регулируют путем изменения давления впрыска, что в значительной степени отражается на параметрах дисперсности распыленной

20 жидкости: они изменяются в широких пределах, а это крайне нежелательно с точки зрения протекания технологического процесса. Необходим какой либо консъ2 руктнвный. параметр форсунки, позволяюший осушествлять регулировку длины струи распыленной жидкости без сушественного изменения параметров дисперсности.

Известна также центробежная форсунка, содержашая корпус, размешенный в нем завихриваюший вкладыш с винтовымн каналами прямоугольного сечения, камеру закручивания, имеюшую цилиндрический и конфузорный участки, и распылитель с IIBHTpRJIbHblM сопловым отверстием (2).

Такая форсунка является наиболее близкой к предлагаемой по технической сушности и достигаемому результату.

Эта форсунка не обеспечивает равномерного заполнения реакционного пространства распыленной жидкостью л не дает необходимой дисперсности при оптимальных с точки зрения гидравлических потерь рабочих перепадах (давления (0,5 — 1,4 МПа).

Сравнительное увеличение цилиндрической части камеры закручивания приво971803 4

}о

tS

t

1 2. 1

1ê

}" 2 дит к неоправданному повышению гидравлических потерь на трение, а значитель ное уменьшение длины цилиндрической части камеры закручивания или полное ее удаление приводит к повышению радиальной и окружной неравномерности распределения распыленной жидкости иэ-за несформировавшейся устойчивой крутки потока.

Целью изобретения является повышение эффективности распыливания жидкости за счет обеспечения возможностн .создания устойчивого вихря жидкой пленки в камере закручивания при минимальных гидравлических потерях на трение.

Указанная цель достигается тем, что в центробежной форсуике, содержащей корпус, размещенный в нем завихриваюший вкладыш с винтовыми каналами прямоугольного сечения, камеру закручивания, имеющую цилиндрический и конфузорный участки, и распылитель с центральным сопловым отверстием, согласно изобретению выходной участок завихривающего вкладыша выполнен в виде двух сопряженнь|х полусферических углублений, а отношене длины цилиндрического участка камеры закручивания к ее диаметру составляет 0,9-1,5.

Кроме того, радиус первого по ходу движения жидкости полусферического уг» лубления составляет половину внутреннего диаметра завихриваюшего вкладыша, а радиус второго — равен половине диаметра цилиндрического участка камеры зак ручивания.

На фиг. 1 изображен общий вид центробежной форсунки; на фиг. 2 — узел на фиг. 1 (увеличено и повернуто)..

Центробежная форсунка содержит корпус с центральным каналом 2, размещенный в корпусе 1 завихриваюший вкладыш

3 с винтовыми каналами 4 прямоугольного сечения, камеру закручивания, имеющую цилиндрический 5 и конфузорный 6 участки, и распылитель 7 с центральным сопловым отверстием S.

Завихриваюший вкладыш запрессован во втулку.9.

Выходной участок этого вкладыша выполнен в виде двух сопряженных полусферических углублений (центры 04 и 0 ).

Отношение длины цилиндрического участка камеры закручивания (}, к ее ди метру Д к составляет 0,9-1,5.

При отношениях длины цилиндрической части камеры закручивания к ее диаметру, меньших 0,9, в очень сильной степени изменяется величина коэффициента расхода и ухудшается эффективность распыливания за счет снижения центробежного эффекта пленки жидкости, что, в свою очсредь, с целью сохранения качества распыливания требует увеличения перепада давления на форсунке. Последняя связь укаэанных элементов общего процесса приводнт к снижению как КПД распыливания, так и гидравлического КПД.

При отношениях длины цилиндрической части камеры закручивания к ее диаметру больших 1,5, значительно увеличиваются габариты камеры закручивания и всей форсунки в целом и повышается металлоемкость.

Радиус }".} первого по ходу движения жидкости полусферического углубления (центр 0 ) составляет половину внутренного диаметра d завихриваюшего вкладыша, а радиус t" второго (центр

О ) равен половине диаметра ) цилиндрического участка камеры закручивания, т, е, Пересечение первого углубления с эавихриваюшим вкладышем образует у основания винтовых каналов 4 острые кромки

3р 10, а пересечение второго углубления с эавихривающим вкладышем создает в местах выхода винтовых каналов 4 косые срезы 11 и придает этим каналам на выходе форму расширяющихся сопел 12.

3S Величина радиуса }" = Q> / взята иэ условия получения острой кромки (порога срыва) у основания винтовых каналов

4 с учетом достижения наибольшего эффекта гидравлического срыва потока жид40 кости и уменьшения на срезе 11 порога срыва центробежного эффекта вращения ядра жидкости, охватывающего в форсунках воздушный вихрь, расположенный в приосевой зоне.

4 При отсутствии сферической полости

4S радиуса }"„или при значениях }"„) Q> /g будет снижаться эффект гидродинамическо го срыва и создаваться со стОроны сбегающего ядра жидкости радиальный напор

50 жидкости на выходе из винтовых каналов

4, что крайне нежелательно.

В предлагаемой форсунке при }",}=Д /g вращающееся ядро жидкости сползает вдоль сферической Поверхности и по инерSS ции проходит в осевом направлении порог срыва, Значение радиуса " }) 1 взято иэ соображений получейия максимальной

1. Центробежная форсунка, содержашая корпус, размещенный в нем завихриваюший вкладыш с винтовыми каналами прямоугольного сечения, камеру закручи5 9715 образующей косого среза 11 ° так как при значениях

Эк и

2. 2 2 длина образуюшей такого среза будет меньшей, в результате чего эффект действия косого среза 11 будет ослабленным.

Образуюшие других профилей углублений, например параболические, позволяющие получать большие углубления и обеспечивающие сход ядра жидкости в осевом направлении, выполнять нецелесообразно: l0 возможно повышение гидравлических потерь, образующихся при в мщении ядра жидкости в рассматриваемой полости.

Выполнение расширяющихся сопел осуш ствляется эа счет пересечения винтое

1$ вых каналов 4 со сферой радиуса 2-)) ), с центром в точке пересечения торцовой поверхности завихриваюшего вкладьпиа со стороны камеры закручивания и процольн и о щ осью этого вкладыша (на чертеже центр

Центробежная форсунка работает сле.— дуюшим образом.

Жидкость через центральный канал 2 корпуса форсунки и винтовые каналы 4 завихряюшего вкладыша поступает в камеру закручивания и далее через сопловое отверстие распылителя - в технологическую камеру (на чертеже не показа30 на). При движении в винтовых каналах 4 эавихряюшего вкладыша создается закрутка жидкости, которая в камере закручивания и в сопловом отверстии распылителя движется в виде вращающейся пленки.

В центральной части камеры закручива3S ния .и соплового отверстия распылителя образуется воздушный вихрь, который в камере закручивания охватывается ядром жидкости, 40

Возникновение воздушного вихря в камерах закручивания форсунок внутреннего закономерного вихреобразования (центробежных, тангенциальных и винтовых) является неотъемлемым атрибутом их принци- 4$ па действия.

Вблизи оси соплового отверстия распылителя скорость будет возрастать, а давление будет уменьшаться, но лишь до тех пор, пока оно не станет равным давлению той среды, в которую впрыскивается жидкость, или давлению ее насыщенных паров.

Следовательно, в центральной части соплового отверстия распылителя располагается газовый (воздушный) вихрь, в коSS тором избыточное давление равно О.

При прочих равных условиях, т. е. без увеличения перепада давления на форсунке, более качественному распылу - рав03 6 номерному распределению жидкости, улучшению дисперсионных характеристик и увеличению дальнобойности - способствует уменьшение толщины жидкой пленки на сре. зе соплового отверстия распылителя, выравнивание ее толщины по всему сечению и увеличение осевой составляющей скорости. Этого можно достичь при прочих равных условиях увеличением моменте количества движения жидкости в камере закручивания и формированием устойчивой ее крутки. При движении жидкости по расширяющимся coJIJIBM винтовых «аналов 4, происходит отклонение закрученной жидкой пленки от внутренней поверхности цилиндрической части камеры закручивания. Кроме того, на острых кромках 10 происходит гидравлический срыв потока жидкости, что усиливает это отклонение закрученной пленки, а чтобы снять на срезе порога срыва действие на эту плен« ку центробежной силы со стороны ядра жидкости охватывающего в камере закручивания вихрь, необходима внутренняя сферическая поверхность радиуса 1" обеспечиваюшая сбегающее с нее в осевом направлении перемещение этого ядра. Небольшие относительные размеры (0,9-1,5 ) цилиндрической части камеры закручивания при укаэанных размерах " и г2 обеспечи еют Оптимальные условия для формирования устойчивой крутки пленки в камере закручивания при сравнительно малых гидравлических потерях.

B результате устойчивой крутки при ми. нимальной MGJlblx гидравлических потерях и прочих равных условиях повышается интенсивность крутки, уменьшается и выравнивается по всему срезу сопла толшиной пленки, увеличивается осевая составляюшая скорости, повышается эффектив ность распыливаняя жидкости за счет выравнивания удельных потоков в радиал ном и окружном направлениях, улучшаются дисперсионные характеристики, увеличивается дальнобойность струи распыленной жидкости и обеспечиваются удовлетворительные расходы и энергетические характеристики, что в итоге повышает КПД распыливания на 7,3%, а гидравлический КПДна 15,27.

Формула изобретения

7 971503 8 ванин, имеюшую цилиндрический и конфуз=р,- »:-ения жидкости полусферического уг ный участки, и распылитель с центра»ь- . &ения составляет половину внутренне-. ным сопловым отверстием, о т л и ": е= го диаметра завихриваюшего вкладыша, ю ш а я с я тем, что, с целью повыше- а радиус второго - равен половине диания эффективности распыливания жидкости метра цилиндрического участка камеры за счет обеспечения возможности созда- закручивания. ния устойчивой крутки жидкой пленки в камере закручивания при минимальны:: Источники информации, гидравлических потерях на,трение, вы.- о-„:- л, инятые во внимание при экспертизе ной участок завихриваюшего вкладыша 1 д выполнен в виде двух сопряженных полу- 1. Пажи Д. Г. и др. Распыливание сферических углублений, а отношение дли- жидкостей. M., "Химия", 1979, с. -47, ны цилиндрического участка камеры за- рис. 2.13. кручивания к ее диаметру составляет 2. Пажи Д. Г. и др. Распыливаюшие

0,9-1,5. устройства в химической промышленно2. Форсунка по п. 1, о т л и ч а ю- сти. M., Химия", 1975, с. 101, щ а я с я тем что радичс пепвого по ходу рис. 42 а (прототип).

ВНИИПИ Заказ 8799/19

Тираж 727 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ух город,уп. Проектная,4