ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория расчета одноступенчатых центробежных форсунок из "Сжигание тяжелых жидких топлив" При рассмотрении конструктивных схем центробежных форсунок видно, что в их основе заложен один и тот же принцип пленочного истечения топлива. Поэтому расчет любой центробежной форсунки строится с использованием закономерностей работы простой односопловой центробежной форсунки. Расчет форсунки в конечном счете должен дать возможность определить ее основные геометрические размеры, которые обеспечивают требуемую для данных условий сжигания тонкость распыливания при заданных расходной характеристике и угле факела. [c.174] В настоящее время существуют два основных направления в построении расчетных зависимостей для центробежных форсунок одно на основе принципа максимального расхода [192—197], другое на основе применения уравнений количества движения [198—201 ]. Наиболее распространена теория проф. Г. Н. Абрамовича [192], которая строится на предположении, что воздушный вихрь внутри форсунки имеет размеры, обеспечивающие максимальный расход топлива. Это условие соответствует критической скорости истечения топлива, равной скорости распространения длинных волн на свободной поверхности жидкости в поле центробежных сил. При истечении с малым закручиванием и в форсунках с резким переходом от диаметра камеры закручивания к соплу, когда необходимо учитывать радиальную составляющую скорости, теория расчета с использованием уравнений количества движения [201 ] лучше отвечает опытным данным. [c.174] Это уравнение получено при следующих условиях изменение момента движения равно моменту трения о торцовую поверхность камеры закручивания радиальная скорость пренебрежимо мала по сравнению с тангенциальной. [c.175] Потеря момента трения в камере закручивания учитывается изменением Ад по сравнению с А. [c.175] Таким образом, уравнения (5. 4), (5. 10), (5. 13) и (5. 14) выражают связь геометрических размеров и режима работы (давления) центробежных форсунок с расходом топлива. [c.176] Тангенциальная скорость выражается через момент количества движения, который определяется путем интегрирования уравнения (5. 1) при изменении / от до г . [c.177] Полученные уравнения не учитывают потерю энергии в результате трения о боковую поверхность камеры закручивания. [c.178] Это уравнение по форме аналогично выражению эквивалентной геометрической характеристики (5. 15), только разность Я в нем заменена величиной Ы2, так как при выводе уравнения принималось во внимание уменьщение момента движения из-за трения о торцовую плоскость камеры закручивания на пути — г , а уравнение (5. 26) отражает уменьшение момента по длине камеры закручивания. [c.178] Число Рейнольдса подсчитывается по входным условиям для течения топлива в тангенциальных каналах. [c.179] В этих опытах не учитывались потери энергии на трение и потеря момента в результате трения о цилиндрические стенки камеры закручивания. При соотношениях размеров форсунок, принятых в опытах, потери момента движения компенсировались потерей энергии. [c.180] Большие исследования с центробежными форсунками при распыливании тяжелых остаточных топлив проведены в Грозненском нефтяном институте [129]. [c.180] Результаты этих исследований обрабатывались с использованием расчетных зависимостей, полученных по теории максимального расхода. Изменение момента движения в камере закручивания учитывалось по уравнению (5. 4), а потеря напора по (5. 24). При этом коэффициент потерь Д определялся по экспериментальной кривой, обобщающей опытные данные (рис. 85). Для коэффициента трения / зависимость от числа Рейнольдса, предложенная в работе [129], несколько отличается (особенно в области малых значений) от соответствующих зависимостей, данных Л. А. Клячко и В. И. Кирсановым (см. рис. 85). [c.180] Такое объединение привело к тому, что на результат измерения оказывает влияние особенность конструктивного выполнения не только распыливающего (центробежного) узла, но и системы подвода топлива к этому узлу. Различие в конструкции и размерах системы подвода топлива значительно влияет на опытные результаты. Исследования форсунки типа ЦККБ (см. рис. 75) показали, что потеря напора до поступления в камеру закручивания (в корпусе форсунки и особенно в распределительном диске) может достигать на некоторых режимах работы (С = 1600 кг я, р = = 20 кГ/см ) до 50% располагаемого напора [203]. Эти потери не являются неизбежными для центробежных форсунок, а характеризуют именно исследуемую форсунку и обусловлены местными сопротивлениями на входе и выходе из распределительного диска (см. рис. 75, а), поворотом струи на входе в завихритель и сопротивлениями на входе в камеру завихривания. Поэтому для получения более точных результатов целесообразно рассчитывать потери по элементам при движении в подводящих каналах, при сужении и расщирении, перед тангенциальными каналами, в тангенциальных каналах и потери, свойственные центробежной форсунке (в камере закручивания). В результате учета указанных потерь расчетный коэффициент расхода всегда меньше, чем для идеальной жидкости. При учете только потерь момента количества движения коэффициент расхода будет выше. Действительный (опытный) коэ( х )ициент расхода может быть больше, чем для идеальной жидкости, что свойственно форсункам с малыми расходами и с высоким значением геометрической характеристики А, либо меньше, что имеет место для форсунок с большими расходами [204 ] и с малым значением А. По-видимому, в первом случае потеря момента количества движения оказывает большее влияние на расход, чем гидравлические потери напора, во втором случае наоборот. [c.181] Как и углы вылета крайних частиц топлива (а,, и aj, суммарный угол факела согласно (5. 48), (5. 37), (5. 13) и (5. 14) является функцией одного параметра — эквивалентной геометрической характеристики А . Исследования с учетом потерь напора на трение в ( рсунках большой производительности, работающих на мазуте, дали хорошие совпадения опытных и теоретических значений. Для дизельного топлива, как показали наши исследования, если пренебречь потерями на трение, получено отклонение опытных точек от теоретической кривой (см. рис. 84). Эти отклонения объясняются потерями тангенциальной составляющей в результате трения о боковые стенки камеры и сопла. В исследованиях коэффициента расхода эти потери компенсировались потерями напора, а так как угол факела не зависит от давления, то опытные точки расположены в основном ниже теоретической кривой. [c.184] Согласно теории распада струи под действием начальных колебаний или турбулентных пульсаций, тонкость распыливания пропорциональна диаметру сопла или иного геометрического параметра, характеризующего форму и размер вытекающей струи. [c.184] Нужное качество распыливания можно обеспечить путем создания конструкции с минимальной толщиной конусной пленки. Это сопряжено с увеличением геометрической характеристики, что вызовет изменение расхода и угла факела, причем входящие в выражение геометрической характеристики размеры форсунки на результат ее работы влияют неодинаково. [c.187] Это объясняется тем, что с уменьшением диаметра сопла в результате трения уменьшается тангенциальная составляющая скорости и истечение из форсунки приближается к струйному с резким возрастанием коэффициента расхода. [c.187] С увеличением диаметра сопла резко увеличивается эквивалентная геометрическая характеристика форсунки и растет значение угла факела. [c.188] Экстремальное значение радиуса сопла связано с коэффициентом трения /. Последний является функцией числа Рейнольдса, следовательно, на экстремум д = г ) (2л .) влияют значения вязкости и скорости топлива. [c.188] С уменьшением коэффициента трения / максимум функции б = 1 5 (2г ) удаляется от оси ординат. Для идеальной жидкости эта функция не имеет максимума (2г - оо) и с увеличением радиуса сопла тонкость распыливания только ухудшается. Для реальных жидкостей с повышением вязкости и уменьшением скорости истечения экстремальное значение радиуса сопла понижается. При уменьшении или увеличении радиуса сопла в сравнении с экстремальным значением тонкость распыливания улучшается. [c.188] Вернуться к основной статье