RU2036020C1

RU2036020C1 - Air-atomizing burner

Info

Publication number: RU2036020C1
Authority: RU
Inventors: Л.И. Мальцев; В.И. Шишов
Original assignee: Мальцев Леонид Иванович; Шишов Владимир Иванович
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: liquid atomizing. SUBSTANCE: curved surface 8 of end face of rod 2 is spherical. Outlet part of mixing chamber 7 is located in midsection of spherical surface. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и предназначено для распыливания жидкостей и водоугольного топлива. The invention relates to energy and is intended for spraying liquids and water-carbon fuel.

Известна форсунка с распыливанием жидкости, в которой струя подводится в соосный газовый поток [1] Принцип работы газовых форсунок связан с возникновением на поверхности раздела газа и жидкости неустойчивых волн, в результате чего струя (пленка) распадается на капли. Known nozzle with spraying liquid, in which the jet is introduced into the coaxial gas stream [1] The principle of operation of gas nozzles is associated with the appearance of unstable waves on the gas-liquid interface, as a result of which the jet (film) breaks up into droplets.

Недостатком известной конструкции форсунки является небольшой корневой угол факела, причем с ростом размера жидкостного сопла и расхода жидкости резко ухудшается качество распыливания. Поэтому для распыливания заданного секундного расхода жидкости приходится устанавливать несколько сопел, что усложняет конструкции форсунок и ее эксплуатацию. A disadvantage of the known nozzle design is the small root angle of the torch, and with the increase in the size of the liquid nozzle and the flow rate, the quality of atomization is sharply worsened. Therefore, to spray a given second fluid flow rate, several nozzles have to be installed, which complicates the design of the nozzles and its operation.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является пневматическая форсунка, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостной и газовой каналы, газовое и жидкостное кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного торца штока, выполненного в виде тела вращения с выпуклой криволинейной наружной поверхностью, и имеющую выходной участок у основания торца штока [2]
Струя жидкости в виде конической пленки подается под углом в набегающий высокоскоростной попутный газовый поток, под действием которого на свободной поверхности его возникает ветровая неустойчивость. В результате этого такая струя распадается на капли. В этой форсунке поверхностная энергия вытекающей струи жидкости невелика. Необходимая степень диспергирования может быть достигнута только за счет уменьшения толщины струи и увеличения скорости газового потока.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed object is a pneumatic nozzle containing a housing with an axis located on the axis, covering the rod of liquid and gas channels, gas and liquid annular nozzles passing into the mixing chamber formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the outlet the end face of the rod, made in the form of a body of revolution with a convex curved outer surface, and having an outlet section at the base of the end of the rod [2]
A jet of liquid in the form of a conical film is fed at an angle into the incident high-speed associated gas stream, under the influence of which wind instability arises on its free surface. As a result of this, such a jet breaks up into drops. In this nozzle, the surface energy of the escaping liquid stream is small. The necessary degree of dispersion can be achieved only by reducing the thickness of the jet and increasing the speed of the gas stream.

Таким образом, недостатком известной форсунки является малая дисперсность при больших расходах жидкого топлива. Thus, a disadvantage of the known nozzle is its low dispersion at high liquid fuel consumption.

Цель изобретения повышение дисперсности при больших расходах жидкости. The purpose of the invention is the increase in dispersion at high flow rates.

Поставленная цель достигается тем, что форсунка, представляющая собой корпус с размещенным по оси штоком, охватывающие шток жидкостной и газовый каналы, жидкостное и газовое кольцевые сопла, переходящие в камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного торца штока, выполненного в виде тела вращения с выпуклой криволинейной наружной поверхностью и имеющую выходной участок у основания торца штока, согласно изобретению криволинейная поверхность торцового участка штока выполнена сферической, а выходной участок камеры смешения расположен в зоне миделя сферической поверхности. This goal is achieved by the fact that the nozzle, which is a body with an axis placed on the axis, covering the rod with liquid and gas channels, liquid and gas annular nozzles passing into the mixing chamber formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the outlet end of the rod, made in the form of a body of rotation with a convex curved outer surface and having an outlet portion at the base of the stem end face, according to the invention, the curved surface of the butt end portion of the stem is made spherical th, and the output portion of the mixing chamber is located in the midship area of the spherical surface.

На чертеже приведена схема форсунки. The drawing shows a diagram of the nozzle.

Форсунка содержит корпус 1, газовое сопло 2, жидкостное сопло 3. шток 4, камеру смешения 5. При условии, если режимы форсунки время от времени изменяются, ширина щелей жидкостного или газового сопла изменяется за счет перемещения соответствующих элементов форсунки вдоль оси форсунки. The nozzle comprises a housing 1, a gas nozzle 2, a liquid nozzle 3. a rod 4, a mixing chamber 5. Provided that the nozzle modes change from time to time, the width of the slots of the liquid or gas nozzle changes due to the movement of the corresponding nozzle elements along the axis of the nozzle.

Пневматическая форсунка содержит корпус 1 с размещенным по оси корпуса штоком 2. В корпусе выполнены охватывающие шток 2 жидкостной 3 и газовый 4 каналы, переходящие в сопла 5, 6 соответственно жидкостное и газовое. The pneumatic nozzle comprises a housing 1 with a rod 2 arranged along the axis of the housing. In the housing there are made liquid 3 and gas 4 channels covering the rod 2, passing into nozzles 5, 6, respectively, liquid and gas.

В свою очередь, жидкостное и газовое сопла переходят в камеру 7 смешения, образованную внутренней поверхностью корпуcа 1 и наружной криволинейной поверхноcтью 8 выходного участка торца штока 2. Криволинейная поверхность 8 торцового участка штока 2 выполнена сферической, а выходной участок камеры 9 камеры 7 смешения расположен в зоне миделя сферической поверхности 8. In turn, the liquid and gas nozzles pass into the mixing chamber 7 formed by the inner surface of the housing 1 and the outer curved surface 8 of the outlet portion of the rod end 2. The curved surface 8 of the butt portion of the stem 2 is made spherical, and the outlet portion of the chamber 9 of the mixing chamber 7 is located in midship zone of a spherical surface 8.

Пневматическая форсунка работает следующим образом. Pneumatic nozzle operates as follows.

Струя жидкости, вытекающая из жидкостного сопла 5, в силу эффекта Коанда прилегает к обтекаемой стенке сферической поверхности штока 2. The liquid stream flowing from the liquid nozzle 5, due to the Coanda effect, is adjacent to the streamlined wall of the spherical surface of the rod 2.

С удалением от сопла 3 амплитуда волн довольно быстро нарастает и, начиная с некоторого расстояния от него, до того монолитная струя распадается на пластинчатые струйки. Таким образом, вытекающая струя жидкости распадается на большое число тонких пластинчатых струек, в результате чего поверхностная энергия струи существенно увеличивается. В газовом потоке при условии, что скорость газа много больше скорости жидкости каждая струйка продольно обдувается с двух сторон. Неустойчивость такой струи, хотя и имеет ту же природу, что неустойчивость Гельмгольца, однако развивается более интенсивно (неустойчивость флага), чем при обтекании поверхности с одной стороны. В силу этой неустойчивости пластинчатые струйки жидкости распадаются на мелкие капли. With distance from the nozzle 3, the wave amplitude grows rather rapidly and, starting from a certain distance from it, before that the monolithic stream decomposes into lamellar streams. Thus, the effluent stream of liquid breaks up into a large number of thin plate streams, as a result of which the surface energy of the stream increases significantly. In a gas stream, provided that the gas velocity is much greater than the liquid velocity, each stream is longitudinally blown from two sides. The instability of such a jet, although it has the same nature as the Helmholtz instability, however, develops more intensively (flag instability) than when flowing around the surface on one side. Due to this instability, lamellar streams of liquid break up into small droplets.

Выполнение торцового участка штока 2 сферическим позволяет повысить поверхностную энергию пристенной струи, что повышает дисперсность распыливания. Камера 7 смешения не допускает выхода газа за пределы жидкостной струи. Благодаря камере смешения весь газ уходит в зазоры между вторичными пластинчатыми струйками жидкости. Вследствие этого повышается также дисперсность распыливания. Кроме того, камера смешения формирует брызговой факел. Выбирая расположение задней кромки выходной части камеры смешения относительно миделя сферической поверхности штока, удается управлять корневым углом факела. Наконец, жидкостной канал в области больших скоростей жидкости имеет прямолинейные стенки, а внутри камеры смешения жидкость омывает выпуклую стенку, благодаря чему частицы, содержащиеся в жидкости, под действием центральных сил уходят от стенки. Поэтому в тех случаях, когда жидкость содержит твердые частицы (например, водоугольное топливо), не происходит абразивного разрушения стенок форсунки. The execution of the end portion of the rod 2 spherical allows you to increase the surface energy of the wall jet, which increases the dispersion of the spray. The mixing chamber 7 does not allow gas to escape outside the liquid stream. Thanks to the mixing chamber, all the gas escapes into the gaps between the secondary lamellar streams of liquid. As a result of this, atomization dispersion also increases. In addition, the mixing chamber forms a spray torch. Choosing the location of the trailing edge of the output part of the mixing chamber relative to the midsection of the spherical surface of the rod, it is possible to control the root angle of the torch. Finally, the liquid channel in the region of high velocities of the liquid has straight walls, and inside the mixing chamber the liquid washes a convex wall, so that the particles contained in the liquid move away from the wall under the action of central forces. Therefore, in cases where the liquid contains solid particles (for example, coal-water fuel), there is no abrasive destruction of the nozzle walls.

Claims

PNEUMATIC NOZZLE, comprising a housing with an axis-mounted rod, fluid and gas channels spanning the rod, liquid and gas annular nozzles extending into the mixing chamber formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the outlet end of the rod, made in the form of a body of revolution with a convex curved surface, and having an inlet portion at the base of the stem end face, characterized in that, in order to increase dispersion at high fluid flow rates, the curved surface of the end portion of the stem in made spherical, and the output section of the mixing chamber is located in the middle section of the spherical surface.