ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Течение кипящей жидкости в центробржных форсунках из "Распыляющие устройства в химической промышленности" Обычно в случае турбулентного течения жидкости допускают, что ее торможение происходит у стенок твердого тела в зоне пограничного слоя. Считается, что жидкость, находящаяся за пределами пограничного слоя, лишена вязкости. В этом случае применительно к центробежной форсунке можно пользоваться уравнениями, описывающими движение идеальной жидкости. [c.31] При определении гидравлических параметров нужно также учитывать, что в результате внутреннего трения жидкости зависимость (12) не соблюдается [23]. Кроме того, возможно явление, подобное в некоторой степени диффузии вихря, рассмотренное в работе [24]. [c.31] Учитывая приведенные соображения, уточним уравнения, полученные в предыдущем разделе. В целях упрощения поставленной задачи учтем первоначально только пристеночное трение жидкости. Далее, при определении коэффициента расхода форсунки будем учитывать и внутреннее трение жидкости. [c.31] Как показали расчеты, основанные на экспериментальных данных, уравнение количества движения для вязкой жидкости будет таким же, как и для невязкой (идеальной) жидкости. Будет справедливо и преобразованное уравнение (35). [c.32] Наконец, уравнение, выражающее равенство расходов через сечения 3—3 и 4—4 в случае вязкой жидкости также может быть аналогичным уравнению (38) для невязкой жидкости. При коротком сопле принятое допущение в силу весьма малой потери энергии в сопле не может заметным образом отразиться на расчете форсунки. Если сопло длинное, то в нем могут быть значительные потери энергии. Однако, как показывает опыт, до тех пор пока в сопле существует воздушное ядро, расход жидкости через форсунку весьма мало зависит от длины сопла. Эти соображения подтверждают возможность использования уравнения (38) и для вязкой жидкости. [c.32] Таким образом, как в случае движения невязкой, так и вязкой жидкости, совместное решение системы уравнений (36) и (38) позволит определить исходные гидравлические параметры форсунки. При этом надо иметь в виду, учитывая уравнения (56) и (57), что для вязкой жидкости необходимо вместо параметра А брать значеиие Z, или в уравнении (17) вместо А иринимать 2 =т2. [c.32] Определим расход жидкости через форсунку. В случае вязкой жидкости (см. рис. 7). [c.32] Выше было отмечено, что в результате внутреннего трения вязкой жидкости зависимость ш г = сопз1 соблюдается недостаточно точно. В действительности тангенциальная скорость жидкости будет несколько меньше, что приведет к уменьшению давления на выходе из тангенциальных каналов и увеличению расхода жидкости через форсунку. Поэтому целесообразно при определении гидравлических параметров форсунки ввести поправку в виде коэффициента е при значении 2. [c.33] В случае если — -0, то 2о— -Ао и в пределе, когда =0 (невязкая жидкость), 2=Ао. [c.33] Такие гидравлические параметры, как аь р] и Рз, определяются, как и в случае, когда 6 = 90°. Коэффициент расхода ц можно определить, используя уравнение (51). Подставляя в эту формулу значение 1 из уравнения (59), с учетом коэффициента е, характеризующего потери тангенциальной скорости, увидим что коэффициент ц аналогичен зависимости (58), только вместо 1 в знаменателе под корнем будет стоять 2од = е2о. [c.33] Анализ движения жидкости в сопле удобно провести для элемента вихря длиною с1х. [c.33] Вместо индекса х в уравнении (65) поставлен индекс с, указывающий, что в расчет принимается полная длина сопла 1с х. [c.34] Отметим некоторые особенности изменения формы факела жидкости, распыленной форсункой. В процессе испытания центробежных форсунок было замечено, что с изменением давления среды, окружающей форсунку (воздух или другой газ), изменяется форма факела жидкости, распыленной форсункой. С увеличением давления среды, в которой образовался факел, он приобретает форму рюмки и сжимается в том случае, если его корневой угол меньше 100—110°. [c.35] Если корневой угол факела больше 100—110°, то при определенных условиях происходит резкое его увеличение до 180°. Эти условия определяются скоростью истечения жидкости из центробежной форсунки (т. е. давлением жидкости на входе в форсунку), плотностью окружающего факел газа и размером торцовой поверхности форсунки со стороны выходного сопла. [c.35] Взаимодействие отдельных факторов, вызывающих указанное явление, можно представить следующим образом. С увеличением скорости струи газ, окружающий факел, увлекается из пространства между факелом и торцом форсунки. Разрежение в этом про-страпстбе растет, и под действием внешнего давления газ прижимает капли жидкости к торцу форсунки, вследствие чего факел принимает плоскую форму (угол факела 180°). При дальнейшем увеличении скорости возникшее разрежение может оказаться недостаточным, чтобы удержать факел у торца форсунки. В этом случае факел снова приобретает форму конуса. Плоская форма факела будет -удерживаться тем в большем диапазоне изменения давления жидкости на входе в форсунку, чем больше плотность газа, окружающего форсунку, размеры торцовой поверхности со стороны выходного сопла и корневой угол факела. [c.35] Коэффициент ф ск отражает суммарное сопротивление жидкости в форсунке, поэтому при его определении необходимо принять значение р, существующее на срезе сопла, при этом величина Мх должна учитывать всю длину сопла. [c.36] Как показали расчеты, коэффициент скорости фск близок к единице (0,8—1), если рабочая жидкость маловязкая, а главный параметр форсунки А 5 и относительная длина камеры закручивания /к и сопла и малы (меньше трех). [c.36] Коэффициент скорости фск, естественно, зависит также от давления жидкости на входе в форсунку. В качестве такого примера на графике (рис. 12, а) показана зависимость коэффициента скорости форсунки от давления р маловязкой и вязкой рабочей жидкости. Применяемая в,этих опытах центробежная форсунка имела следующие геометрические параметры 2 = 16,0 мм т=0,5 1 = = 0,8 вх=3,0 мм п = /к=2,74 /с = 1.96 0 = 30°. [c.36] Опыты показывают, что в центробежной форсунке с коротким соплом режим течения жидкости в сопле резко меняется с докритического на сверхкритический ( 3 на входе в сопло равно примерно 0,4, а на выходе больше, чем 1,4). [c.38] В длинных соплах, которые могут быть в форсунках с обогреваемыми или охлаждаемыми корпусами, на большей части сопла существует докритический режим истечения жидкости. Подобное движение жидкости, так же как и в водосливе с широким порогом, сопровождается возникновением стоячих волн. Однако на срезе сопла волны исчезают, а течение жидкости становится сверхкритиче-ским. Аналогичные явления наблюдались и при испытаниях раскрытых форсунок. [c.38] Вернуться к основной статье