RU2754717C1 - Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива - Google Patents
Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754717C1 RU2754717C1 RU2021102049A RU2021102049A RU2754717C1 RU 2754717 C1 RU2754717 C1 RU 2754717C1 RU 2021102049 A RU2021102049 A RU 2021102049A RU 2021102049 A RU2021102049 A RU 2021102049A RU 2754717 C1 RU2754717 C1 RU 2754717C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- nozzle
- bracket
- housing
- video camera
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 241000879777 Lynx rufus Species 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- -1 diesel Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, а именно к исследованию капель распыляемого топлива, и может быть использовано для определения размера капель, скорости их движения, концентрации капель и угла раскрытия распыленного потока. Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива содержит металлический цилиндрический корпус, который горизонтально установлен на опорах. Торцы корпуса заглушены крышками. Через первую торцевую крышку внутрь корпуса по его оси вставлена часть металлического кронштейна, на которой закреплены емкость с топливом и насос, а на конце кронштейна закреплена пневмомеханическая форсунка, трубопроводом соединенная с насосом, который трубопроводом связан с емкостью с топливом. Над кронштейном в первой торцевой крышке выполнено первое смотровое окно, снабженное дверцей с затемненным стеклом. Снаружи корпуса размещен воздушный компрессор, который трубопроводами через первый регулятор давления и первый манометр соединен с насосом, связанным с форсункой. Воздушный компрессор трубопроводами через второй регулятор давления и второй манометр соединен с форсункой. В верхней части корпуса над форсункой, под углами в 45 градусов по отношению к кронштейну, выполнены второе и третье смотровые окна. Снаружи к боковым сторонам корпуса прикреплена рама, состоящая из продольных и поперечных силовых балок, соединенных между собой. На раме над вторым смотровым окном закреплена кросскорреляционная видеокамера. Над третьим окном закреплен импульсный лазер. Форсунка для подачи воздуха расположена на оптических осях импульсного лазера и кросскорреляционной видеокамеры. Оптическая ось кросскорреляционной видеокамеры расположена под углом 90 градусов к оптической оси импульсного лазера. Кросскорреляционная видеокамера и импульсный лазер подключены к синхронизатору сигналов, который соединен с персональным компьютером, который связан с кросскорреляционной видеокамерой. В верхней части корпуса ближе ко второй торцевой крышке выполнено отверстие, в которое вмонтирован вытяжной вентилятор, подключенный к источнику питания. В корпусе под кронштейном выполнено отверстие для слива отработанного топлива. Через вторую торцевую крышку внутрь корпуса вставлен шланг с краном для подачи воды. Под корпусом ближе ко второй торцевой крышке установлен гидравлический механизм подъема. Технический результат – обеспечение возможности исследования процесса распыления водоугольного топлива. 3 ил.
Description
Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, а именно к исследованию капель распыляемого топлива и может быть использовано для определения размера капель, скорости их движения, концентрации капель и угла раскрытия распыленного потока.
Известна установка для исследования процесса распыления жидкого топлива [I.S. Anufriev, E.Yu. Shadrin, E.P. Kopyev, S.V. Alekseenko, O.V. Sharypov. Study of liquid hydrocarbons atomization by supersonic air or steam jet // Applied Thermal Engineering, Volume 163, 2019, 114400], выбранная в качестве прототипа, которая содержит основание в виде полого металлического короба, внутри которого размещен парогенератор. На верхней поверхности основания, ближе к одному из его углов вертикально закреплена форсунка для подачи воздуха или пара, которая соединена с парогенератором и с воздушным компрессором Диаметр входного отверстия форсунки составляет 3 мм, диаметр выходного отверстия - 0,6 мм. Длина форсунки - 20 мм.
Рядом с основанием установлен кронштейн, на котором закреплен топливный фильтр, трубопроводом связанный с топливной форсункой, к которой присоединена трубка. Топливный фильтр соединен с топливным баком. Парогенератор соединен с баком запаса воды. За пределами основания на подставке расположен импульсный лазер, на оптической оси которого находится форсунка для подачи воздуха и трубка для подачи топлива. За пределами основания на кронштейне закреплена кросскорреляционная видеокамера, на оптической оси которой находится вертикально расположенная форсунка для подачи воздуха и трубка для подачи топлива. Оптическая ось кросскорреляционной видеокамеры находится под углом 90 градусов к оптической оси импульсного лазера. Кросскорреляционная камера и импульсный лазер подключены к персональному компьютеру. При проведении исследований основание с форсункой накрывают съемным кожухом.
Эта установка предназначена для распыления жидкого топлива (мазут, дизель, бензин). Распыление водоугольного топлива на этом установке невозможно из-за забивания узких каналов форсунки крупными агломератами топлива.
Подвод топлива осуществляют к внешней стороне форсунки для подачи воздуха или пара, в результате чего смешение топлива и воздуха происходит вне форсунки, что характеризуется большими энергозатратами на распыление.
Техническим результатом предложенного изобретения является создание стенда для исследования процесса распыления водоугольного топлива.
Предложенный стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива, также как в прототипе, содержит воздушный компрессор, кронштейн, емкость с топливом, персональный компьютер, импульсный лазер и кросскорреляционную видеокамеру, на оптических осях которых расположена форсунка для подачи воздуха, причем оптическая ось кросскорреляционной видеокамеры расположена под углом 90 градусов к оптической оси импульсного лазера.
Согласно изобретению стенд содержит металлический цилиндрический корпус, который горизонтально установлен на опорах. Торцы корпуса заглушены крышками. Через первую торцевую крышку внутрь корпуса по его оси вставлена часть металлического кронштейна, на которой закреплены емкость с топливом и насос, а на конце кронштейна закреплена пневмомеханическая форсунка, трубопроводом соединенная с насосом, который трубопроводом связан с емкостью с топливом. Над кронштейном в первой торцевой крышке выполнено первое смотровое окно, снабженное дверцей с затемненным стеклом. Снаружи корпуса размещен воздушный компрессор, который трубопроводами через первый регулятор давления и первый манометр соединен с насосом, связанным с форсункой. Воздушный компрессор трубопроводами через второй регулятор давления и второй манометр соединен с форсункой. В верхней части корпуса над форсункой, под углами в 45 градусов по отношению к кронштейну, выполнены второе и третье смотровые окна. Снаружи к боковым сторонам корпуса прикреплена рама, состоящая из продольных и поперечных силовых балок, соединенных между собой. На раме над вторым смотровым окном закреплена кросскорреляционная видеокамера. Над третьим окном закреплен импульсный лазер. Кросскорреляционная видеокамера и импульсный лазер подключены к синхронизатору сигналов, который соединен с персональным компьютером, который связан с кросскорреляционной видеокамерой. В верхней части корпуса ближе ко второй торцевой крышке выполнено отверстие, в которое вмонтирован вытяжной вентилятор, подключенный к источнику питания. В корпусе под кронштейном выполнено отверстие для слива отработанного топлива. Через вторую торцевую крышку внутрь корпуса вставлен шланг с краном для подачи воды. Под корпусом ближе ко второй торцевой крышке установлен гидравлический механизм подъема.
Предложенный стенд позволяет проводить исследования процесса распыления водоугольного топлива с использованием форсунки с внутренним смешением топлива и воздуха и исключить забивание форсунки крупными агломератами топлива.
На фиг.1 представлена схема стенда для исследования процесса распыления водоугольного топлива.
На фиг.2 показан стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива, вид с торца.
На фиг.3 представлена фотография стенда для исследования процесса распыления водоугольного топлива.
Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива содержит металлический цилиндрический корпус 1 диаметром 1,3 м и длиной 6 м, который горизонтально установлен на опорах. Торцы корпуса 1 заглушены крышками. С одной стороны корпуса 1 по его оси через первую торцевую крышку вставлен металлический кронштейн 2 (фиг.1, 2), на части которого, расположенной внутри корпуса закреплены емкость с топливом 3 (Е) и насос 4 (Н). Внутри корпуса 1 на конце кронштейна 2, закреплена пневмомеханическая форсунка 5, которая трубопроводом соединена с насосом 4 (Н), который трубопроводом связан с емкостью с топливом 3 (Е). Над кронштейном 2 в первой торцевой крышке выполнено первое смотровое окно, снабженное дверцей с затемненным стеклом.
Снаружи корпуса 1 размещен воздушный компрессор 6 (ВК), который трубопроводами через соответствующие регуляторы давления 7, 8 и манометры 9, 10 соединен с насосом 4 (Н) и форсункой 5.
Снаружи к боковым сторонам корпуса 1 прикреплена рама, состоящая из продольных и поперечных силовых балок, соединенных между собой (фиг.3). В верхней части корпуса 1 над форсункой 5, под углами в 45 градусов по отношению к кронштейну 2 выполнены два смотровых окна (второе и третье). На раме над вторым окном корпуса 1 закреплена кросскорреляционная видеокамера 11 (КВ), а над третьим окном - импульсный лазер 12 (ИЛ). Кросскорреляционная видеокамера 11 (КВ) и импульсный лазер 12 (ИЛ) подключены к синхронизатору сигналов 13 (СС), который соединен с персональным компьютером 14 (ПК), который связан с кросскорреляционной видеокамерой 11 (КВ).
В верхней части корпуса 1 ближе ко второй торцевой крышке выполнено отверстие, в которое вмонтирован вытяжной вентилятор 15, подключенный к источнику питания.
В корпусе 1 под кронштейном 2 выполнено отверстие 16, под которым расположен бак 17 (Б) для слива отработанного топлива.
Через вторую торцевую крышку внутрь корпуса 1 вставлен шланг с краном 18 для подачи воды.
Под корпусом 1 ближе ко второй торцевой крышке установлен гидравлический механизм подъема 19 (МП).
Использован насос 4 (Н) с пневматическим приводом марки Yamada NDP15, максимальная вязкость жидкости при перекачивании которым составляет 5000 мПа⋅с.Размеры пневмомеханической форсунки 5: диаметр входного канала топлива - 8 мм; диаметр входного канала воздуха - 4 мм; диаметр выходного отверстия форсунки - 3 мм. Использован воздушный компрессор 6 (ВК) производительностью 930 л/мин, с рабочим давлением 15 бар и мощностью двигателя 7,5 кВт. Кросскорреляционная видеокамера 11 (КВ) - камера марки ImperX Bobcat B2020 с объективом марки Nikon с фокусным расстоянием 50 мм и углом обзора 46°. Использован импульсный лазер 12 (ИЛ) Beamtech Vlite-200 с двойным импульсом (частота импульсов - 15 Гц, максимальная энергия импульса - 200 мДж). Синхронизатор сигналов 13 (СС) представляет собой синхронизирующее устройство фирмы «Полис» SP-2.0 ПС (количество входов - 4). Использован гидравлический механизм подъема 19 (МП) грузоподъемностью 8 т с ходом штока 495 мм.
С помощью воздушного компрессора 6 (ВК) в форсунку 5 подают насосом 4 (Н) водоугольное топливо из емкости 3 (Е) объемом 2 литра и одновременно нагнетают воздух. Контроль давления воздуха, подаваемого к насосу 4 (Н) и форсунке 5, осуществляют регуляторами давления 7, 8 по манометрам 9, 10, соответственно. Выступающая наружу часть кронштейна 2 позволяет регулировать положение форсунки 5 так, чтобы она попадала в фокус кросскорреляционной видеокамеры 11 (ВК). Регистрацию процесса распыления водоугольного топлива осуществляют кросскорреляционной камерой 11 (КВ). Подсветку распыленного потока водоугольного топлива производят импульсным лазером 12 (ИЛ). Синхронную работу кросскорреляционной камеры 11 (КВ) и импульсного лазера 12 (ИЛ) обеспечивают синхронизатором сигналов 13 (СС). Обработку полученных снимков производят с помощью специализированного программного обеспечения (ActualFlow), установленного на персональном компьютере 14 (ПК). Удаление взвешенных аэрозольных частиц, образующихся в процессе распыления, производят вытяжным вентилятором 15.
Результаты исследования процесса распыления водоугольного топлива, полученные с помощью предлагаемого стенда, позволяют установить отличия при распылении различных составов водоугольного топлива, а именно размеры, скорости движения, концентрации капель и угол раскрытия распыленного потока, которые являются основными характеристиками, влияющими на процесс зажигания и горения распыленного топлива. Известно, что уменьшение скорости движения и размеров частиц приводит к их более быстрому зажиганию, а увеличение угла раскрытия потока без образования крупных агломератов приводит к более стабильному горению и полному выгоранию топлива.
После завершения экспериментальных исследований с помощью гидравлического механизма подъема 19 (МП) изменяют угол наклона корпуса 1 для удаления отработанного водоугольного топлива самотеком через отверстие 16 в бак 17 (Б) для слива отработанного топлива. Затем осуществляют промывку внутренней поверхности корпуса 1 водой, подавая ее через шланг с вентилем 18 из водопровода. Промывочную воду удаляют через отверстие 16 в бак 17 (Б) для слива отработанного топлива и утилизируют.
Claims (1)
- Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива, содержащий воздушный компрессор, кронштейн, емкость с топливом, персональный компьютер, импульсный лазер и кросскорреляционную видеокамеру, на оптических осях которых расположена форсунка для подачи воздуха, причем оптическая ось кросскорреляционной видеокамеры расположена под углом 90 градусов к оптической оси импульсного лазера, отличающийся тем, что содержит металлический цилиндрический корпус, который горизонтально установлен на опорах, торцы корпуса заглушены крышками, через первую торцевую крышку внутрь корпуса по его оси вставлена часть металлического кронштейна, на которой закреплены емкость с топливом и насос, а на конце кронштейна закреплена пневмомеханическая форсунка, трубопроводом соединенная с насосом, который трубопроводом связан с емкостью с топливом, над кронштейном в первой торцевой крышке выполнено первое смотровое окно, снабженное дверцей с затемненным стеклом, снаружи корпуса размещен воздушный компрессор, который трубопроводами через первый регулятор давления и первый манометр соединен с насосом, связанным с форсункой, при этом воздушный компрессор трубопроводами через второй регулятор давления и второй манометр соединен с форсункой, в верхней части корпуса над форсункой под углами в 45 градусов по отношению к кронштейну выполнены второе и третье смотровые окна, снаружи к боковым сторонам корпуса прикреплена рама, состоящая из продольных и поперечных силовых балок, соединенных между собой, на раме над вторым смотровым окном закреплена кросскорреляционная видеокамера, а над третьим смотровым окном закреплен импульсный лазер, кросскорреляционная видеокамера и импульсный лазер подключены к синхронизатору сигналов, который соединен с персональным компьютером, который связан с кросскорреляционной видеокамерой, при этом в верхней части корпуса ближе ко второй торцевой крышке выполнено отверстие, в которое вмонтирован вытяжной вентилятор, подключенный к источнику питания, при этом в корпусе под кронштейном выполнено отверстие для слива отработанного топлива, через вторую торцевую крышку внутрь корпуса вставлен шланг с краном для подачи воды, под корпусом ближе к второй торцевой крышке установлен гидравлический механизм подъёма.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021102049A RU2754717C1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021102049A RU2754717C1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2754717C1 true RU2754717C1 (ru) | 2021-09-06 |
Family
ID=77670165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021102049A RU2754717C1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754717C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1270670A (zh) * | 1997-09-12 | 2000-10-18 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于检测柴油的设备 |
| US7987696B2 (en) * | 2007-12-11 | 2011-08-02 | Denso Corporation | Fuel distillation property determining apparatus and method |
| RU2475739C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2013-02-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации |
| RU2642236C1 (ru) * | 2017-06-08 | 2018-01-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ сравнительной оценки эффективности присадок - промоторов горения топлива в камере сгорания воздушно-реактивного двигателя |
-
2021
- 2021-01-29 RU RU2021102049A patent/RU2754717C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1270670A (zh) * | 1997-09-12 | 2000-10-18 | 国际壳牌研究有限公司 | 用于检测柴油的设备 |
| US7987696B2 (en) * | 2007-12-11 | 2011-08-02 | Denso Corporation | Fuel distillation property determining apparatus and method |
| RU2475739C1 (ru) * | 2011-07-04 | 2013-02-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива и устройство для его реализации |
| RU2642236C1 (ru) * | 2017-06-08 | 2018-01-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Способ сравнительной оценки эффективности присадок - промоторов горения топлива в камере сгорания воздушно-реактивного двигателя |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| I.S. Anufriev, E.Yu. Shadrin, E.P. Kopyev, S.V. Alekseenko, O.V. Sharypov. Study of liquid hydrocarbons atomization by supersonic air or steam jet // Applied Thermal Engineering, Volume 163, 2019. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Han et al. | Investigation of diesel spray primary break-up and development for different nozzle geometries | |
| Roesler et al. | Studies on aerated-liquid atomization | |
| US4218221A (en) | Production of fuels | |
| De Corso et al. | Effect of ambient and fuel pressure on nozzle spray angle | |
| RU2545262C2 (ru) | Способ и система для кондиционирования жидкого топлива | |
| Mayer | Coaxial atomization of a round liquid jet in a high speed gas stream: A phenomenological study | |
| CN108827640B (zh) | 一种气体驱动液滴高速碰壁实验装置 | |
| Tsujimura et al. | A study of direct injection diesel engine fueled with hydrogen | |
| CN114061964B (zh) | 一种多功能雾化试验系统 | |
| RU2754717C1 (ru) | Стенд для исследования процесса распыления водоугольного топлива | |
| CN114047287A (zh) | 一种模拟发动机高温高压条件下液滴蒸发燃烧的实验装置 | |
| US7201882B2 (en) | Device for producing a plasma, ionization method, use of said method and production processes using said device | |
| RU84715U1 (ru) | Установка для пожаротушения | |
| KR20030068564A (ko) | 초음파 연속 유동 연료 분사 장치 및 방법 | |
| Akinyemi et al. | Investigation of primary atomization mechanism of a novel twin-fluid atomizer using high spatial resolution shadowgraph | |
| JP7116216B2 (ja) | 噴射器ノズル内の制御されたキャビテーションを使用する大型２サイクルエンジンの潤滑化方法 | |
| FR3094012B1 (fr) | Procédé d'enrichissement en gaz et simultanément de déplacement d’un fluide et dispositif pour le contrôle de l'environnement cellulaire sur une plaque de culture cellulaire multipuits correspondant. | |
| GB2233572A (en) | Producing water-in-oil emulsions | |
| CN108240259B (zh) | 一种直喷发动机在线防积碳、除碳方法及在线除碳装置 | |
| JPS5916807B2 (ja) | エマルジヨン生成装置 | |
| CN219178924U (zh) | 喷雾引燃机理模拟试验装置 | |
| RU2045675C1 (ru) | Стендовая установка | |
| RU2777439C2 (ru) | Аэродромная система очистки жидкого топлива | |
| Farago et al. | Parametric experiments on coaxial airblast jet atomization | |
| CN216560448U (zh) | 一种模拟发动机高温高压条件下液滴蒸发燃烧的实验装置 |