SU1109199A2

SU1109199A2 - Air-atomizing burner

Info

Publication number: SU1109199A2
Application number: SU833532509A
Authority: SU
Inventors: Василий Иванович Бирюков; Сергей Сергеевич Ромахин
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1983-01-06
Filing date: 1983-01-06
Publication date: 1984-08-23

Abstract

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА по авт. св. № 975104, отличающа с тем, что, с целью повышени дисперсности распыла и равномерности распределени капель по сечению газожидкостного потока, пористый вкладыш выполнен из двух соосно установленных конусообразных частей , обращенных одна к другой меньшими основани ми, причем перва по ходу движени потока часть вкладыша выполнена с проницаемостью, меньшей, чем втора часть вкладыша. 2. Форсунка по п. , отличающа с тем, чгго втора по ходу движени потока часть вкладыша выполнена с уменьшающейс в направлении потока проницаемостью.1. PNEUMATIC SPRAYER by aut. St. No. 975104, characterized in that, in order to increase the dispersion of the spray and uniform distribution of droplets over the cross section of the gas-liquid flow, the porous liner is made of two coaxially mounted conical parts facing one another with smaller bases, and the first part of the insert is made along the flow direction with permeability less than the second part of the liner. 2. The nozzle according to claim 2, characterized in that the second part of the liner along the flow direction is formed with permeability decreasing in the flow direction.

Description

1one

соwith

со ;оco; o

Изобретение относитс к технике расНыливани жидкостей и предназначено дл получени мелкодисперсных дву хфазных газожидкостных потоков и аэрозолей с диаметром капель 10-15 мкм и менее, с равномерным распределением жидкой фазы по поперечному сечению газожидкостного потока (12-IS /o).The invention relates to a technique for dispensing liquids and is intended to produce fine two phase gas-liquid flows and aerosols with a droplet diameter of 10-15 microns or less, with a uniform distribution of the liquid phase over the cross-section of the gas-liquid flow (12-IS / o).

По основному авт. св. № 975104 известна пневматическа форсунка, содержаща корпус с патрубком подачи жидкости и осевым каналом подачи газа, в котором размещен проницаемей пористый вкладыщ, вокруг которого выполнен кольцевой коллектор дл подвода жидкости, соединенный с патрубком подачи жидйости, при этом вкладыщ выполнен со сквозным осевым отверстием , а торец вкладыша, обращенный к выходной кромке форсунки, выполнен непроницаемым .According to the main author. St. No. 975104 is a well-known pneumatic nozzle comprising a housing with a fluid supply nozzle and an axial gas supply duct in which a permeable porous liner is placed, around which an annular manifold is provided for supplying a fluid connected to the fluid supply nozzle and the liner is provided with a through axial bore and the end of the liner facing the exit edge of the nozzle is impermeable.

Известна форсунка обеспечивает тонкое распыливание (диаметр капель 10- 20 мкм) при удовлетворительном качестве распределени концентрации жидкой фазы по поперечному сечению газожидкостного потока. Отнощение величины концентрации по оси потока к величине на периферии составл ет 20-25% 1.The known nozzle provides fine atomization (droplet diameter of 10-20 microns) with a satisfactory quality of the distribution of the concentration of the liquid phase over the cross-section of the gas-liquid flow. The ratio of the concentration along the flow axis to the value at the periphery is 20-25% 1.

Однако решение р да технических задач требует создани устройств, обеспечивающих более высокую дисперсность распыливани (до 10-15 мкм) при более равномерном распределении жидкости в газовом потоке (до 12-15°/о).However, the solution of a number of technical problems requires the creation of devices that provide a higher dispersion dispersion (up to 10–15 µm) with a more uniform distribution of the liquid in the gas stream (up to 12–15 ° / o).

Цель изобретени - повышение дисперсности распыла и равномерность распределени капель по сечению газожидкостного потока.The purpose of the invention is to increase the dispersion of the spray and uniform distribution of droplets over the cross section of the gas-liquid flow.

Эта цель достигаетс тем, что в пневматической форсунке пористый вкладыш выполнен из двух соосно установленных конусообразных частей, обращенных одна к другой меньшими основани ми, причем перва по ходу движени потока часть вкладыша выполнена с проницаемостью, меньшей, чем втора часть вкладыша.This goal is achieved by the fact that in a pneumatic nozzle a porous liner is made of two coaxially mounted cone-shaped parts facing one another with smaller bases, with the first part of the liner in the course of the flow being made with a permeability less than the second part of the liner.

Кроме того, в пневматической форсунке втора по ходу движени потока часть вкладыша выполнена с уменьшающейс в направлении потока проницаемостью.In addition, in the pneumatic nozzle, the second part of the liner in the downstream direction is formed with permeability decreasing in the direction of flow.

На фиг. 1 изображена пневматическа форсунка, продольный разрез; на фиг. 2 - график , f(x) изменени проницаемости С пористых вкладышей по длине (начало координаты X совпадает с торцом первой, по ходу движени потока части вкладыща, а направление - с направлением движени потока).FIG. Figure 1 shows a pneumatic nozzle, longitudinal section; in fig. 2 is a graph, f (x) of the change in permeability C of porous liners along the length (the beginning of the X coordinate coincides with the end face of the first, along the flow of the part of the insert, and the direction with the direction of flow).

Пневматическа форсунка содержит корпус 1 с патрубком 2 подачи жидкости и осевым каналом 3 подачи газа, в котором размещен проницаемый пористый вкладыш 4, вокруг которого выполнен кольцевой коллектор 5 дл подвода жидкости, соединенный с патрубком 2 подачи жидкости. При этом вкладыщ 4 выполнен со сквозным осевым отверстием 6, а торец 7 вкладыша 4, обращенный к выходной кромке форсунки, выполнен непроницаемым.The pneumatic nozzle includes a housing 1 with a liquid supply nozzle 2 and an axial gas supply channel 3 in which a permeable porous liner 4 is placed, around which an annular manifold 5 is provided for supplying a liquid connected to the liquid supply nozzle 2. When this liner 4 is made with a through axial hole 6, and the end 7 of the liner 4, facing the exit edge of the nozzle, is made impenetrable.

Сквозное осевое отверстие 6 выполнено в виде профилированного сопла, например сопла Лавал .Through axial hole 6 is made in the form of a shaped nozzle, for example the nozzle Laval.

Пористый вкладыш 4 выполнен из двухPorous liner 4 is made of two

0 соосно установленных конусообразных частей 8 и 9, обращенных одна к другой меньшими , основани ми, причем перва по ходу движени потока часть 8 вкладыша 4 выполнена с проницаемостью, меньшей, чем0 coaxially mounted cone-shaped parts 8 and 9, facing one another with smaller bases, with the first part of the liner 4 in the course of the flow being executed with a permeability less than

г втора часть 9 вкладыша 4, выполненна с уменьшающейс в направлении потока проницаемостью.The second part 9 of the insert 4 is designed with permeability decreasing in the direction of flow.

Перва и втора части 8 и 9 пористого вкладыша 4 закреплены в корпусе 1 патрубком 10, имеющим осевой канал 3 и штуцерThe first and second parts 8 and 9 of the porous liner 4 are fixed in the housing 1 by a nozzle 10 having an axial channel 3 and a fitting

0 11 дл подвода газа.0 11 for gas supply.

В корпусе 1 также имеетс кольцевой коллектор 12, соединенный, с кольцевым коллектором 5 р дом 1 онцентрических сквозных сверлений 13 и изолированный от внеш2 ней среды крышкой 14 коллектора 5 с расположенным на ней патрубком 2 дл подвода жидкости.The housing 1 also has an annular manifold 12 connected, with an annular manifold 5, row 1 of centric drills 13 and insulated from the external environment by a cap 14 of the manifold 5 with a branch pipe 2 on it for supplying liquid.

Входной торец 15 пористого вкладыша 4 выполнен непроницаемым, а внутренн и наружна поверхности 16, 17 и 18, 19 вкладыша 4 выполнены проницаемыми.The entrance end 15 of the porous liner 4 is impermeable, and the inner and outer surfaces 16, 17 and 18, 19 of the liner 4 are made permeable.

Герметичность установки частей 8 и 9 вкладыша 4 в корпусе 1-обеспечиваетс прокладками 20 и 21.The tightness of the installation of parts 8 and 9 of the liner 4 in the housing 1 is provided by gaskets 20 and 21.

Пневматическа форсунка работает следующим образом.A pneumatic nozzle operates as follows.

5 Жидкость через патрубок 2 подаетс в коллектор 5, откуда через сквозные сверлени 13 поступает в коллектор 12, подводитс к проницаемым поверхност м 18 и 19 и проникает в части 8 и 9 вкладыща 4.5 Fluid through pipe 2 is supplied to a collector 5, from where it goes through a through-hole 13 to a collector 12, flows to permeable surfaces 18 and 19 and penetrates into parts 8 and 9 of the insert 4.

Q Газ через штуцер 11 по осевому каналу 3 патрубка 10 подаетс к отверстию 6 части 8 вкладыша 4. Жидкость просачиваетс через проницаемые поверхности 16 и 17 и истекает в отверстие 6 частей 8 и 9 вкладыша 4 в виде тонких струек (при высокомQ Gas through the nozzle 11 through the axial channel 3 of the nozzle 10 is fed to the opening 6 of part 8 of the liner 4. Liquid seeps through the permeable surfaces 16 and 17 and flows into the hole 6 of parts 8 and 9 of the liner 4 in the form of thin streams (at high

5 перепаде давлени по жидкостному тракту ) или в виде жидкостной пелены (при низком перепаде). В последнем случае механизм образовани капель св зан с образованием на поверхност х 16 и 17, смоченных жидкостью, поверхностных волн, гребни которых срываютс газовым потоком. При движении газа по сквозному отверстию 6 проницаемой части 8 вкладыща 4 он ускор етс , насыщаетс капл ми жидкости, что приводит к некоторому снижению скоро5 сти потока, но и одновременно к снижению потребного критического перепада давлелени по сравнению с чистым газом. При критическом перепаде давлени в критическом сечении, между част ми 8 и 9 вкладыша 4 реализуетс критический режим течени и поток разгон етс в профилированном отверстии 6 второй части 9 вкладыша 4 (диффузорной),, где концёнтр аци жидкой фазы увеличиваетс по мере движени потока к выходу из форсунки. Чтобы не снижать эффективность распыливани жидкости из-за снижени критической скорости звука. в двухфазном потоке, конфузорна часть 8 пористого вкладыша 4 с отверстием 6 выполнена с малой проницаемостью, котора определ етс услови ми формировани дра газожидкостного потока. Чтобы не вносить возмущений в газовый поток, сформированный в канале 3 патрубка 10, торец 7 вкладыша 4 выполнен непроницаемым . Основна масса жидкости поступает в поток на начальном участке второй части 9 вкладыша 4 (диффузорной), что обеспечиваетс уменьшением проницаемости части 9 вкладыща 4 по Ходу потока.5 pressure drop over a fluid path) or in the form of a liquid shroud (with a low pressure drop). In the latter case, the mechanism of the formation of droplets is associated with the formation on the surfaces 16 and 17 of the liquid moistened surface waves, the crests of which are broken by the gas flow. When gas moves through the through hole 6 of the permeable part 8 of the liner 4, it is accelerated, saturated with liquid droplets, which leads to a certain decrease in the flow rate, but at the same time to a decrease in the required critical pressure differential compared to a pure gas. At a critical pressure drop in the critical section, between parts 8 and 9 of the liner 4, a critical flow regime is realized and the flow accelerates in the shaped opening 6 of the second part 9 of the liner 4 (diffuser), where the liquid phase increases as the flow moves to the output from the nozzle. In order not to reduce the effectiveness of the atomization of the liquid due to a decrease in the critical speed of sound. In a two-phase flow, the confused part 8 of the porous liner 4 with an opening 6 is made with a low permeability, which is determined by the conditions of the formation of the gas-liquid flow core. In order not to introduce disturbances to the gas flow formed in the channel 3 of the nozzle 10, the end 7 of the liner 4 is made impenetrable. The bulk of the liquid enters the flow at the initial part of the second part 9 of the liner 4 (diffuser), which is ensured by reducing the permeability of part 9 of the liner 4 in the course of the flow.

Поскольку конфузорна часть 8 вкладыша 4 ответственна за формирование дра газожидкостного потока, то при низких скорост х газового потока необходимо реализовать энергетически менее емкий способ качественного распыливани , а именно - распыливание микроструй.Since the confused part 8 of the liner 4 is responsible for the formation of the gas-liquid flow core, then at low gas flow rates it is necessary to implement an energy-less capacious method of high-quality spraying, namely spraying the microjet.

Как показали проведенные эксперименты , в пористых стенках с весьма малой проницаемостью (до 10°/о) можно организовать (при перепадах давлени около ) струйный режим внедрени жидкой фазы в газовый поток и соответственно получитьAs experiments have shown, in porous walls with a very low permeability (up to 10 ° / o), it is possible to organize (with pressure drops around) the jet mode of introducing the liquid phase into the gas flow and accordingly

при дозвуковых скорост х дисперсность пор дка 15 мкм и менее. На этот режим и рассчитана дозвукова часть вкладыша. При выполнении конфузорной части 8 вкладыша 4с переменной проницаемостью режим и сам механизм распыливани может изменитьс .at subsonic speeds, dispersion is on the order of 15 microns or less. The subsonic part of the liner is designed for this mode. When performing confused part 8 of the insert 4c with variable permeability, the mode and the atomization mechanism itself may change.

Выполнение вкладыша 4 из двух частей 8 и 9 необходимо потому, что,выполнить один вкладыш 4 с такой проницаемостью очень сложно, так как частицы конфузорной части 8 в месте критического сочени .имеют значительно меньшие размеры .и в процессе изготовлени будут проникать между крупными частицами закритической части, измен ее проницаемость. Кроме того, дл них лучше примен ть иной режим спекани либо изготавливать из других материалов .The implementation of the insert 4 of the two parts 8 and 9 is necessary because it is very difficult to perform one insert 4 with such permeability, since the particles of the confusing part 8 in the critical junction have significantly smaller dimensions. And during the manufacturing process they will penetrate between the large supercritical particles parts, changing its permeability. In addition, it is better for them to use a different sintering mode or to make it from other materials.

Предлагаема пневматическа форсунка обладает р дом технических, преимуществThe proposed pneumatic nozzle has a number of technical advantages.

0 lio сравнению с базовым объектом - центробежной форсункой, простотой конструкции , отсутствием движущихс частей, высокой расходонапр женностью, малым весом и габаритами, возможностью регулировани производительности в 5-7 раз как и у известного устройства, возможностью компоновки в блоки и смесительные головки . Также головка дает положительный экономический эффект, заключающийс в повышении качества распыливаии жидкости0 lio compared to the base object - centrifugal nozzle, simple construction, no moving parts, high flow rate, low weight and overall dimensions, ability to adjust performance 5-7 times as in the known device, layout in blocks and mixing heads. The head also has a positive economic effect, which consists in improving the quality of atomization of the liquid.

(до 10-15 мкм) и улучшении равномерности распределени капель по сечению газожидкостного потока (до 12-15%), что подтверждаетс экспериментально.(up to 10-15 µm) and improving the uniformity of the distribution of the droplets over the cross section of the gas-liquid flow (up to 12-15%), which is confirmed experimentally.

фиг. 2.FIG. 2

Claims

1. PNEUMATIC NOZZLE according to ed. St. No. 975104, characterized in that, in order to increase the dispersion of the spray and uniform distribution of droplets over the cross section of the gas-liquid flow, the porous liner is made of two coaxially mounted conical parts facing one another with smaller bases, and the first part of the liner along the flow is made with permeability smaller than the second part of the liner.

2. Injector according to π. 1, characterized in that the second part of the liner along the flow direction is made with permeability decreasing in the direction of flow.

Figure 1