RU2039611C1

RU2039611C1 - Apparatus for pneumatically spraying liquid

Info

Publication number: RU2039611C1
Authority: RU
Inventors: Г.И. Овчинникова; А.И. Самодуров; В.Я. Ниязов
Original assignee: Овчинникова Галина Ивановна
Priority date: 1990-11-11
Filing date: 1990-11-11
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: testing of gas turbine engines. SUBSTANCE: apparatus has a core, having an outer diameter, equal to a diameter of a critical cross section of Laval's nozzle, with an output end, smoothly passing to a cone nozzle, rigidly secured to it and having opening a for liquid emission; the core is mounted in a housing with possibility of axial motion. On an outer cylindrical surface the Laval's nozzle has an annular protrusion. On the housing at side of the Laval's nozzle a converging tube nozzle is mounted with possibility of axial motion. The converging tube nozzle forms together with the outer surface of Laval's nozzle an annular cavity, connected by a duct with the source 4 of pressurized gas communicating with the atmosphere by an output annular passage, formed by an output edge of the converging tube and by the annular protrusion on an outer surface of the Laval's nozzle. A cone tip is made of porous water-permeable material. EFFECT: enhanced quality of liquid dispersity degree at spraying. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытания газотурбинных двигателей в условиях воздействия различных веществ в виде аэрозольного облака. При этом определяются характеристики двигателей при воздействии жидких аэрозолей различной дисперсности. The invention relates to the field of testing gas turbine engines under the influence of various substances in the form of an aerosol cloud. In this case, the characteristics of the engines under the influence of liquid aerosols of various dispersion are determined.

Известно распыливающее устройство, содержащее корпус с каналами для подвода жидкости и газа, камерой, переходящей в сопло Лаваля, с размещенным в камере центральным сердечником, выполненным в виде трубки, выходной торец которой размещен в сверхзвуковой части сопла Лаваля. It is known a spray device comprising a housing with channels for supplying liquid and gas, a camera passing into the Laval nozzle, with a central core placed in the chamber, made in the form of a tube, the output end of which is located in the supersonic part of the Laval nozzle.

Недостатком данного устройства является наличие в аэрозольном облаке капель с широким диапазоном размеров, что приводит к увеличению погрешности исследования влияний дисперсности аэрозолей на характеристики ГТД. Широкий диапазон размеров капель обусловлен тем, что часть распыливаемой жидкости при истечении через кольцевой зазор попадает на поверхность сердечника и дробится под действием газа либо при отрыве от поверхности сердечника, либо при стекании с вершины сердечника. При этом образуются капли, имеющие более крупные размеры, чем при дроблении основной части жидкости, взаимодействующей с газовым потоком. Кроме того, при истечении жидкости в сверхзвуковой поток перед струей жидкости возникает скачок уплотнения, скорость газа за которым становится дозвуковой, что также снижает качество дробления. The disadvantage of this device is the presence in the aerosol cloud of droplets with a wide range of sizes, which leads to an increase in the error of investigation of the effects of aerosol dispersion on the characteristics of a gas turbine engine. A wide range of droplet sizes is due to the fact that part of the sprayed liquid when it flows through the annular gap falls on the surface of the core and is crushed under the action of gas, either when it is separated from the surface of the core or when it drains from the top of the core. In this case, droplets are formed having larger sizes than when crushing the main part of the liquid interacting with the gas stream. In addition, when liquid flows into a supersonic stream, a shock wave occurs in front of the liquid stream, the gas velocity behind which becomes subsonic, which also reduces the quality of crushing.

Целью изобретения является повышение степени диспергирования жидкости при испытаниях двигателей летательных аппаратов. The aim of the invention is to increase the degree of dispersion of the liquid during testing of aircraft engines.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для пневматического распыливания жидкости, состоящем из полого цилиндрического корпуса с каналами подвода газа, плавно переходящего в сопло Лаваля и установленного в нем соосно цилиндрического сердечника с каналом подвода жидкости, согласно изобретению, сердечник выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, с выходным торцом, плавно переходящим в жестко прикрепленный к нему конический насадок с отверстиями для истечения жидкости, и установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения, на наружной цилиндрической поверхности сопла Лаваля выполнен кольцевой выступ, а на корпусе со стороны сопла Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения конфузорный насадок, образующий с наружной поверхностью сопла Лаваля кольцевую полость, соединенную каналом с источником газа и сообщающуюся с атмосферой посредством выходного кольцевого канала, образованного выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом на наружной поверхности сопла Лаваля, а конический наконечник сердечника может быть выполнен из пористого водопроницаемого материала. This goal is achieved by the fact that in a device for pneumatic atomization of a liquid, consisting of a hollow cylindrical body with gas supply channels, smoothly passing into the Laval nozzle and installed coaxially into a cylindrical core with a liquid supply channel, according to the invention, the core is made with an outer diameter equal to the diameter of the critical section of the Laval nozzle, with the outlet end smoothly turning into a conical nozzle rigidly attached to it with holes for fluid outflow, and installed in the housing a mustache with the possibility of axial movement, an annular protrusion is made on the outer cylindrical surface of the Laval nozzle, and on the housing from the side of the Laval nozzle a confuser nozzle is mounted with the possibility of axial movement, forming an annular cavity connected to the gas source and communicating with the atmosphere through the channel with the Laval nozzle the output annular channel formed by the outlet edge of the confuser and the annular protrusion on the outer surface of the Laval nozzle, and the conical tip of the core can m be formed of porous water-permeable material.

На чертеже представлено устройство для пневматического распыления жидкости. The drawing shows a device for pneumatic spraying of liquid.

Устройство состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с каналами 2 и 3 для подвода газа, плавно переходящего в сверхзвуковое сопло Лаваля 4, цилиндрического сердечника 5, имеющего канал 6 для подвода жидкости и плавно переходящего в жестко прикрепленный к его торцевому выходу конический наконечник 7, оканчивающийся в сверхзвуковой части сопла отверстиями для истечения жидкости, и конфузорного соплового насадка 8, установленного на корпусе со стороны сопла посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения и образующего с наружной поверхностью сопла полость 12, соединенную каналом 3 с источником газа и сообщаются посредством кольцевого канала 9 с атмосферой. Кольцевой канал 9 образован зазором между выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом 10, выполненный на наружной поверхности сопла. Осевое перемещение конфузорного насадка обеспечивает регулировку площади проходного сечения кольцевого канала 9. The device consists of a hollow cylindrical body 1 with channels 2 and 3 for supplying gas that smoothly passes into the Laval supersonic nozzle 4, a cylindrical core 5, which has a channel 6 for supplying liquid and smoothly passes into a conical tip 7 rigidly attached to its end outlet, ending in the supersonic part of the nozzle with holes for fluid outflow, and a confuser nozzle nozzle 8 mounted on the housing from the nozzle side by means of a threaded connection with the possibility of axial movement and forming with the outer surface of the nozzle, a cavity 12 connected by a channel 3 to a gas source and communicate through the annular channel 9 with the atmosphere. The annular channel 9 is formed by the gap between the output edge of the confuser and the annular protrusion 10, made on the outer surface of the nozzle. The axial movement of the confuser nozzle allows you to adjust the area of the bore of the annular channel 9.

Сердечник 5 выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, и установлен в корпусе 1 посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения. Осевым перемещением сердечника осуществляется изменение площади критического сечения сопла Лаваля и соответственно изменение рабочих параметров устройства (расходы, давления). Для фиксации сердечника в заданном положении служит контровочная гайка 11. The core 5 is made with an outer diameter equal to the diameter of the critical section of the Laval nozzle, and is installed in the housing 1 by means of a threaded connection with the possibility of axial movement. Axial movement of the core changes the area of the critical section of the Laval nozzle and accordingly changes the operating parameters of the device (flow rates, pressures). To fix the core in a predetermined position, a lock nut 11 is used.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Осевым перемещением сердечника 5 и конфузорного насадка 8 относительно корпуса 1 устанавливают заданное соотношение площадей критического сечения в сопле Лаваля и кольцевого канала 9. Затем по каналу 3 в полость 12 подается газ под давлением, обеспечивающим достижение звуковой скорости в кольцевом канале 9 и образование за соплом Лаваля сверхзвуковой наружной кольцевой струи. При этом в сопле Лаваля происходит понижение давления вследствие эжектирования кольцевой струей. После выхода на установившийся режим по каналу 2 под давлением, обеспечивающим критический перепад, подается газ в сопло Лаваля. Газ может быть предварительно подогрет. Регулированием давлений в канале 2 и полости 12 устанавливается заданный режим, обеспечивающий за критическим сечением сопла Лаваля область разрежения, после чего производится пуск жидкости, которая под действием перепада давления движется по каналу сердечника и истекает через отверстия в сверхзвуковую область сопла Лаваля. При истечении жидкости через отверстия происходит ее первичное дробление, затем капли жидкости, двигаясь в разреженной атмосфере, вскипают, испаряются, а попадая с потоком в нормальные условия, конденсируются, образуя практически монодисперсный аэрозоль. Использование наружной эжектирующей кольцевой сверхзвуковой струи позволяет увеличить в разреженной атмосфере за счет удлинения ее протяженности, что увеличивает полноту испарения капель. Использование для подачи в сопло Лаваля через канал 2 подогретого газа значительно улучшает условия испарения капель жидкости, что увеличивает возможности создания монодисперсного аэрозоля. Использование пористого водопроницаемого наконечника 6 улучшает условия первичного дробления жидкости. By axial movement of the core 5 and the confuser nozzle 8 relative to the housing 1, a predetermined ratio of the critical section areas in the Laval nozzle and the annular channel 9 is established. Then, gas under pressure is supplied through the channel 3 to the cavity 12, which ensures the sound velocity in the annular channel 9 and formation behind the Laval nozzle supersonic outer annular jet. In this case, a decrease in pressure occurs in the Laval nozzle due to ejection by an annular jet. After reaching the steady state, channel 2 under pressure providing a critical drop delivers gas to the Laval nozzle. The gas may be preheated. By adjusting the pressures in channel 2 and cavity 12, a predetermined mode is established that ensures a rarefaction region behind the critical section of the Laval nozzle, after which a liquid is launched, which, under the action of a differential pressure, moves along the channel of the core and expires through holes in the supersonic region of the Laval nozzle. When the liquid flows through the holes, its primary fragmentation occurs, then the liquid droplets, moving in a rarefied atmosphere, boil, evaporate, and when they fall into the stream under normal conditions, they condense, forming an almost monodisperse aerosol. The use of an external ejector ring supersonic jet can increase in a rarefied atmosphere by lengthening its length, which increases the completeness of evaporation of the droplets. The use of heated gas for feeding into the Laval nozzle through channel 2 significantly improves the conditions for the evaporation of liquid droplets, which increases the possibility of creating a monodisperse aerosol. The use of a porous permeable tip 6 improves the conditions for primary crushing of the liquid.

Использование предложенного устройства обеспечивает высокую степень диспергирования жидкости, что позволяет повысить качество испытаний двигателей ЛА в условиях воздействия аэрозольных облаков. Using the proposed device provides a high degree of dispersion of the liquid, which improves the quality of tests of aircraft engines under the influence of aerosol clouds.

Claims

1. DEVICE FOR PNEUMATIC SPRAYING OF LIQUID, consisting of a hollow cylindrical body with gas supply channels smoothly passing into the Laval nozzle, and a coaxial cylindrical core installed therein with a liquid supply channel, characterized in that the core is made with an outer diameter equal to the diameter of the critical section Laval nozzles, with an outlet end that smoothly passes into a conical nozzle rigidly attached to it with holes for fluid outflow, and is mounted in the housing with the possibility of axial displacement On the outer cylindrical surface of the Laval nozzle, an annular protrusion is made, and on the casing from the side of the Laval nozzle, a confuser nozzle is mounted with the possibility of axial movement, forming an annular cavity connected to the gas source with the outer surface of the Laval nozzle and communicating with the atmosphere through the output annular channel, formed by the outlet edge of the confuser and an annular protrusion on the outer surface of the Laval nozzle.

2. The device according to claim 1, characterized in that the conical tip of the core is made of porous permeable material.