ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механическое распыление жидкостей из "Пестицидные аэрозоли" Процессы распыления жидкостей и соответствующая аппаратура (распылители, форсунки, насосы и др.) щироко применяются в различных областях техники — в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизельных), в карбюраторах автомобильных двигателей, в камерах сгорания газотурбинных и воздушно-реактивных авиационных двигателей, в промышленных топочных устройствах, в химической технологии (сушка распылением и др.). Они применяются в сельскохозяйственных опрыскивателях для химической защиты растений, в сельскохозяйственных дождевателях — для искусственного дождевания, в ветеринарии — для защиты сельскохозяйственных животных от вредителей, для аэрозольной вакцинации и аэрозольной -терапии сельскохозяйственных животных, в санитарии — для борьбы с гнусом, насекомыми — переносчиками болезней, в медицине — для аэрозольной терапии, ингаляции и других лечебных процедур. [c.10] Физические основы процессов механического распыления жидкостей наиболее полно изложены в [1]. Отсылая интересующихся к этой монографии, ограничимся лишь кратким обзором этого вопроса. [c.10] Для распыления жидкости обеспечивают тем или иным способом увеличение площади ее удельной поверхности — образование тонких жидких нитей или пленок. Одновременно обеспечивают создание больших скоростей движения распыливаемой жидкости относительно окружающей среды, т. е. создание больших аэродинамических сил, действующих на жидкость. Тонкие жидкие нити и пленки неустойчивы и легко распадаются под действием этих сил. Силы вязкости, сказывающиеся при быстрых деформациях жидкости, тормозят распад ее на мелкие частицы. Турбулентные пульсации скорости жидкости способствуют, как и внешние силы, ее распаду на мелкие частицы. Образовавшиеся под действием внешних сил и турбулентных пульсаций мелкие частицы жидкости принимают сферическую форму под действием сил поверхностного натяжения (которые также способствуют распаду жидких нитей и пленок), В результате при распылении жидкости образуется множество мелких капелек, размер которых в зависимости от условий распада может варьировать от долей микрона до нескольких миллиметров. [c.10] Если процесс образования жидкой нити или пленки происходит упорядоченно (что обычно имеет место при ламинарном движении жидкости, т. е. при малых ее расходах), то возможен распад жидкой нити или пленки на капли приблизительно одинакового размера. Дробление жидкости на капли одинакового размера именуется монодисперсным. Вопрос о монодисперсных аэрозолях подробно рассмотрен в монографии [2]. [c.10] При обычных технических процессах расходы жидкости значительны, движение распыливаемой жидкости (а в ряде случаев — и окружающей срсды) турбулентное, жидкость распадается неупорядоченно на нити и пленки различных размеров, распад этих нитей и пленок происходит при различных условиях, и в результате жидкость дробится на капли различных размеров (полидисперсное распыление), т. е. образуется система капель с распределением размеров, соответствующим тому или иному статистическому закону. [c.11] Обратимся к современной теории распада (распыления) жидкостей. [c.11] Еще в прошлом веке появилась теория распада струи идеальной (невязкой) жидкости, обладающей поверхностным натяжением [3]. В дальнейшем эта теория была распространена на вязкие жидкости [4] и получила значительное развитие. За основу было принято представление о распаде жидкой струи в результате ее неустойчивости под действием малых случайных возмущений с определенной длиной волны . Эта теория удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными (см., например, [1, 5—7]), но применима только к ламинарным струям, т. е. к тонким струям, движущимся медленно. [c.11] Развитие теории не привело до сих пор к убедительному количественному анализу процессов распыления жидкостей при неупорядоченном, турбулентном движении жидкости и среды и к созданию соответствующих, практически приемлемых методов расчета распылителей. [c.11] Поэтому для удовлетворения нужд практики исследователи шли по пути создания эмпирических или в лучшем случае полу-эмпирических методов расчета, относящихся к конкретным типам распылителей и к определенному диапазону изменения параметров распылителя, распыливаемой жидкости и окружающей среды. [c.11] В настоящее время существует большое разнообразие конструктивных типов распылителей. Согласно классификации, предложенной в монографии [1], различают механическое, электрическое и газовое распыление. К механическим распылителям относятся струйные форсунки (с цилиндрическим соплом, с щелевым соплом, ударного типа, с ударяющимися струями) центрО бежные форсунки акустические форсунки с подводом энергии через жидкость вращающиеся распылители. К газовым распылителям относятся воздухоструйные распылители и акустические распылители с подводом энергии через газ. [c.11] Рассмотрим рабочий процесс и методы расчета распылителей этих типов. [c.12] Центробежные распылители находят широкое применение в современных сельскохозяйственных наземных ручных и тракторных опрыскивателях и в опрыскивателях, устанавливаемых на вертолетах и самолетах. Они широко используются в камерах сгорания газотурбинных и воздушно-реактивных авиационных двигателей, в различных топках, в аппаратах химической промышленности. Широкое распространение центробежных распылителей объясняется простотой их конструкции, надежностью, эффективностью распыления. [c.12] Основное отличие центробежного распылителя от распылителей других типов состоит в том, что жидкость, протекающая через него, закручивается, т. е. приобретает момент количества движения относительно оси сопла. [c.12] Схема центробежного распылителя приведена на рис. 1. Жидкость под давлением нагнетается через тангенциальный входной канал 1 в камеру закручивания 2, где интенсивно вращается. При выходе из сопла 3 жидкость образует коническую пленку, становящуюся все тоньше по мере удаления от сопла. Эта пленка неустойчива и под действием аэродинамических сил и поверхностного натяжения распадается на капли. [c.12] Известна теория центробежной форсунки для идеальной жидкости, разработанная Г. Н. Абрамовичем [8, 9]. Эта теория изложена в монографии [1]. [c.12] На основе закона сохранения момента количества движения и закона сохранения механической энергии применительно к изотермическому движению идеальной жидкости доказывается, что вблизи оси сопла 3 распылителя (см. рис. 1) тангенциальная составляющая скорости потока должна иметь бесконечно большое положительное значение, а давление — бесконечно большое отрицательное значение, что физически невозможно. В действительности вблизи оси сопла 3 скорость возрастает, а давление снижается, но лишь до тех пор, пока не станет равным давлению той среды, в которую вспрыскивается жидкость (для сельскохозяйственных опрыскивателей — атмосферному давлению). [c.12] Ниже атмосферного давление жидкости снижаться не может, так как через сопло 3 распылитель сообщается с атмосферой. В действительности центральная часть сопла 3 заполнена не жидкостью, а воздухом в этой части сопла располагается воздушный вихрь. [c.12] Сопоставление результатов расчетов но этим формулам с экспериментальными данными показало, что расчет по теории для идеальной жидкости дает удовлетворительные результаты для реальных жидкостей. [c.14] Существует уточненная теория центробежного распылителя, учитывающая влияние вязкости жидкости и конструктивных факторов. Она приводит к несколько более сложным формулам для определения коэффициента расхода (J, и угла при вершине факела а [1]. [c.14] Центробежный распылитель при выбранном давлении подачи должен обеспечить требуемый расход жидкости при этом желательно свести к минимуму потери энергии, так как с их ростом снижается скорость истечения жидкости из форсунки и ухудшается качество распыления. На основе рассмотренной выше теории центробежного распылителя и анализа обширного экспериментального материала сформулированы практические рекомендации и предложен метод расчета центробежных распылителей [1]. Эти рекомендации относятся к форсункам авиационных газотурбинных двигателей, для которых характерно распыление маловязкой жидкости (керосина). Они могут быть приняты и для сельскохозяйственных распылителей, рассчитанных на распыление маловязких жидкостей (водных препаратов пестицидов при крупно- или мелкообъемном опрыскивании). При распылении очень вязких жидкостей (например, при ультрамалообъем-ном опрыскивании) предложенные рекомендации и метод расчета нуждаются в коррективах. [c.14] Вернуться к основной статье