UA20915U - Centrifugal burner - Google Patents

Description

Опис винаходу

Корисна модель стосується теплоенергетики, зокрема форсунок для розпилення і охолодження рідини, і може 2 бути застосовано, наприклад, в градирнях, а також на інших промислових об'єктах, де потрібне розпилення і охолодження води або інших рідин.

Відома відцентрова форсунка для охолодження води |див. А.С. СРСР Мо1376326, МКВ4 ВО581/34, 1985р.|, що містить циліндрову камеру з тангенціальним вхідним каналом, сопло, втулку з лопатками і лопатевим колесом, причому втулка з лопатками встановлена на підшипнику, а лопатеве колесо закріплене в отворі втулки. 70 Недоліком відомої форсунки є складність конструкції, яка має значну кількість елементів, які створюють додатковий опір утворенню краплинного потоку рідини, таких, як лопатеве колесо, втулка з лопатками, що приводить до великих втрат швидкості і тиску рідини.

Найближчою за технічною сутністю і технічним результатом, що досягається, до корисної моделі, що заявляється, є відцентрова форсунка для охолодження рідини, що містить циліндрову камеру з тангенціальним 72 вхідним каналом і соплом для витікання рідини, на торцевій стінці якої, розташованій протилежно соплу, виконаний отвір, площа якого менше площі сопла, при цьому сопло складається з зрізаного конуса, зв'язаного з циліндром, причому конус встановлений першим по ходу закінчення рідини і зв'язаний з циліндром своєю меншою основою, а центр сопла зміщений щодо осі, що проходить через центр циліндрової камери. див. патент ОА

Мо13242, МПК ВО581/34, Промислова власність. Офіційний бюлетень Мо3, 2006р.|.

Суттєвими ознаками найближчого аналога, які збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, є: циліндрова камера з тангенціальним вхідним каналом і соплом для витікання рідини, виконаним складеним із зрізаного конусу, сполученого з циліндром, при цьому зрізаний конус встановлений першим по ходу витікання рідини і зв'язаний з циліндром своєю меншою основою.

Недоліком форсунки є її достатньо високий опір руху рідини і повітря, що приводить до великих втрат 29 швидкості і тиску рідини. шо

Це пояснюється тим, що при виході закрученого потоку рідини з циліндрової камери в сопло, розташоване на торцевій стінці, в циліндровій камері відбувається утворення "застійних" зон і прикордонних ламінарних потоків, що створює великий опір руху рідини і повітря і приводить до втрат тиску і швидкості потоку охолоджуваної рідини. о

Це приводить також і до того, що при вході повітряного потоку в циліндрову камеру відбувається втрата «-- швидкості повітряного потоку, що зменшує повітряну порожнину і погіршує умови закручування і дроблення потоку рідини. Ме.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити віддентрову форсунку шляхом удосконалення Її Га») конструкції, а саме: виконання водяного сопла складеним з трьох елементів, обладнання форсунки повітряним соплом, а також надання конструкції оптимального співвідношення площ вхідного отвору тангенціального вхідного сч каналу, сопла для витікання рідини і поперечного перерізу циліндрової камери, чим досягається зниження опору руху рідини.

Це забезпечує зниження втрат кінетичної енергії рухомої води, поліпшення умов дроблення потоку рідини « засмоктуваним повітрям, підвищення її швидкості на виході з сопла для витікання рідини і значне підвищення 70 дисперсності потоку рідини, що розпилюється. но) с Поставлена задача вирішується тим, що у відцентровій форсунці, що містить циліндрову камеру з

І» тангенціальним вхідним каналом і соплом для витікання рідини, виконаним складеним з зрізаного конусу, зв'язаного з циліндром, та з зрізаним конусом встановленим першим по ходу витікання рідини і зв'язаним з циліндром своєю меншою основою, згідно з корисною моделлю, відношення площі основи циліндра сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу тангенціального вхідного каналу складає 2,4-12,0, а до площі о поперечного перерізу циліндрової камери складає 0,15.0,3, при цьому сопло для витікання рідини зв'язане з (ав) додатковим зрізаним конусом, більша основа якого зв'язана з циліндровою камерою, а менша основа зв'язана з с більшою основою зрізаного конуса сопла для витікання рідини, причому твірна поверхні додаткового зрізаного конуса складає кут 4-1-:2592 з горизонтальною віссю форсунки, при цьому співвісне соплу для витікання рідини - розташоване повітряне сопло, яке складене по ходу руху повітря з зрізаного конуса, внутрішня поверхня твірної с якого складає Др-0-:609 з вертикальною віссю, що проходить через центри сопел, і зв'язаного з циліндром, зв'язаним з другим додатковим зрізаним конусом, кут між поверхнею твірної якого і горизонтальною віссю форсунки складає у-1-:259, а більша основа другого додаткового зрізаного конуса зв'язана з циліндровою камерою форсунки.

Крім того, відношення висоти зрізаного конуса сопла для витікання рідини до діаметру його меншої основи с складає 0,03-.0,15, а відношення висоти циліндра повітряного сопла до висоти зрізаного конуса повітряного сопла складає 0,2-1.

Причинно-наслідковий зв'язок між істотними ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що 60 досягається, полягає в наступному.

Виконання відцентрової форсунки із співвідношенням площі сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу тангенціального вхідного каналу рівним 2,4.12,0, а до площі поперечного перерізу циліндрової камери рівним 0,15-.0,3, забезпечує збалансоване надходження до форсунки і витікання з форсунки охолоджуваної рідини, що у поєднанні з мінімальним опором циліндрової камери руху рідини забезпечує мінімальні втрати її бо кінетичної енергії, тобто максимальну швидкість витікання рідини, що збільшує дроблення потоку рідини і,

зрештою, його розпилення.

При відношенні площі сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу тангенціального вхідного каналу, рівному 2,4-12,0, забезпечується максимальна обертальна швидкість на радіусі сопла для витікання рідини, внаслідок чого досягається максимальне використання кінетичної енергії на розпилення рідини, тобто забезпечується її дрібніше розпилення.

При відношенні площі сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу тангенціального вхідного каналу, рівному або меншому за 2,4, необгрунтовано зменшується витрата води через форсунку, при цьому максимальна обертальна швидкість створюється усередині плівки рідини, унаслідок чого виникають втрати на 70 створення обертальної швидкості, яка не використовується на дроблення потоку рідини на дрібні краплі і тим самим погіршується якість її розпилення.

При відношенні площі сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу тангенціального вхідного каналу більшому за 12,0 максимальна обертальна швидкість досягається до виходу з сопла для витікання рідини, внаслідок чого швидкість витікання рідини з сопла менше оптимальної, що також знижує якість розпилення 75 рідини, зменшується дисперсність потоку рідини, а отже і інтенсивність її охолодження.

Обладнання сопла для витікання рідини додатковим зрізаним конусом, більша основа якого зв'язана з циліндровою камерою, а менша основа зв'язана з великою основою зрізаного конуса сопла для витікання рідини, причому поверхня твірної додаткового зрізаного конуса складає кут 5-1-259 з горизонтальною віссю форсунки, зменшує опір руху води на виході з форсунки, на виході збільшується швидкість рухомої води, збільшується розрядка в центральній частині форсунки і, відповідно, збільшується підсос повітря, крім того, зменшується опір підсмоктуваному повітрю із зовнішньої і внутрішньої порожнини сопел, що веде до збільшення швидкості охолоджуваної рідини і кращого її розпилення.

При відношенні площі сопла для закінчення рідини до площі поперечного перерізу циліндрової камери, рівному 0,15-0,3, максимально використовується кінетична енергія потоку рідини, що розпилюється, ступінь закручування потоку розпилюваної рідини досягає найбільшого значення, при якій досягається кут розкриття шо факела, який забезпечує максимальну його поверхню, тобто збільшується площа поверхні для відведення пари від крапель і тим самим інтенсифікується їх охолодження.

При відношенні площі сопла для витікання рідини до площі поперечного перерізу циліндрової камери меншому за 0,15 або більшому за 0,3 кут розкриття факела не забезпечує необхідної інтенсивності охолодження рідини, а ІФ) також стабільної експлуатації форсунки. -

Виконання торцевих стінок циліндрової камери форсунки у вигляді сопел, утворених додатковими зрізаними конусами, зв'язаними з соплом для витікання рідини з одного боку і з повітряним соплом з іншого боку, де Ге) поверхня твірної додаткових зрізаних конусів складає кут 1-2592 з горизонтальною віссю форсунки, зменшує опір о руху рідини в циліндровій камері, тим самим збільшуючи обертальну швидкість потоку рідини, збільшується розрядка в центральній частині циліндрової камери форсунки, і відповідно, збільшується підсос повітря, що с підвищує дисперсність потоку рідини, що розпилюється.

При цьому конусність додаткових зрізаних конусів повітряного і водяного сопел може бути різна, але у вказаних вище межах, тобто додаткові конуси можуть бути несиметричними, що визначається продуктивністю « форсунки.

Крім того, зменшується опір руху підсмоктуваному повітрю із зовнішнього і внутрішнього боків сопел, що но с веде до збільшення швидкості охолоджуваної рідини і кращого її розпилювання. у» При куті між горизонтальною віссю форсунки і твірної поверхні другого додаткового зрізаного конуса повітряного сопла, рівному і меншому за 12, спостерігається максимальний опір руху води, що обертається, і, відповідно, мінімальний підсос повітря, а при значенні цього кута, меншому за 252, зменшується опір воді, що обертається, і, відповідно, збільшується розрядка в районі сопел і збільшується кількість підсмоктуваного повітря. о При значенні цього кута, більшому за 252 збільшується продуктивність крапель), розрядка збільшується, (ав) збільшується кількість підсмоктуваного повітря. со Виконання сопла для витікання рідини, в якому відношення висоти зрізаного конуса сопла для витікання рідини до меншого його діаметру складає 0,03-0,15, зменшує втрати кінетичної енергії охолоджуваної рідини - 70 при її витіканні з форсунки, збільшує площу і кут розкриття факела розпилення. Цей діапазон є оптимальним, сп оскільки за його межами спостерігається погіршення роботи форсунки.

Обладнання форсунки повітряним соплом, що складається (по ходу руху повітря) з зрізаного конуса, внутрішня поверхня твірної якого складає 0 609 з вертикальною віссю, що проходить через центри сопел, вв сполученого з циліндром, сполученим з другим додатковим зрізаним конусом, що має мінімальний коефіцієнт опору, створює умови, при яких засмоктуване повітря легко проникає в порожнину форсунки. У порожнині с форсунки виникає перемішування рідини з повітрям, тобто починається дроблення потоку рідини.

Кут між внутрішньою поверхнею твірної зрізаного конуса повітряного сопла і вертикальною віссю, що проходить через центри сопел, рівний 0-60 є оптимальним, оскільки за межами цього діапазону втрати тиску бо охолоджуваної рідини ростуть, і, як наслідок, погіршується розпилювання рідини.

Відношення висоти циліндра повітряного сопла до висоти зрізаного конуса повітряного сопла, рівне 0,2-1,0 забезпечує йому мінімальний коефіцієнт опору руху повітряного потоку.

Функціональний взаємозв'язок всіх елементів форсунки і їх параметрів забезпечує закручування в ній рідини з мінімальними втратами кінетичної енергії на всій траєкторії її руху усередині форсунки: від вхідного отвору 65 тангенціального каналу до зрізу сопла для витікання рідини, забезпечуючи тим самим максимальну дисперсність потоку охолоджуваної рідини.

Дана сукупність суттєвих ознак формули корисної моделі забезпечує форсунці зниження опору руху охолоджуваної рідини, збільшує кут розкриття факела розпилення, підвищує дисперсність потоку рідини, за рахунок чого підвищується її охолоджуюча здатність.

Внутрішній діаметр повітряного сопла формується співвідношенням розмірів діаметрів повітряного сопла і сопла для витікання рідини.

При рівності цих діаметрів повітряне сопло працює як сопло для витікання рідини, тобто форсунка утворює два факели розбризкування і працює як двофакельна форсунка.

А якщо діаметр повітряного сопла менше діаметру для витікання рідини, то форсунка утворює тільки один 7/0 факел розбризкування.

На Фіг.1 наведена відцентрова форсунка, вертикальний розріз, а на Фіг.2, вид по стрілці А на Фіг.1, на Фіг.З - вузол 1 на Фіг.1.

Відцентрова форсунка містить циліндрову камеру 1 з тангенціальним вхідним каналом 2 і соплом З для /5 Витікання рідини, профіль якого утворений зрізаним конусом 4, сполученим з циліндром 5, при цьому зрізаний конус 4 встановлений першим по ходу витікання рідини і сполучений з циліндром 5 своєю меншою основою.

Сопло З для витікання рідини сполучене з додатковим 6 зрізаним конусом, більша основа якого сполучена з циліндровою камерою 1, а менша основа сполучена з більшою основою зрізаного конуса 4 сопла З для витікання рідини, причому твірна 7 поверхні додаткового 6 зрізаного конуса складає кут 54-1-:259 з горизонтальною віссю форсунки. На одній вертикальній осі з соплом З для витікання рідини розташовано повітряне сопло 8, що складається (по ходу руху повітря) з зрізаного конуса 9, твірна 10 внутрішньої поверхні якого складає Д-0-609 з вертикальною віссю, що проходить через центри сопел. Зрізаний конус 9 сполучений з циліндром 11, сполученим з другим додатковим зрізаним конусом 12, кут між твірною 13 поверхні якого і горизонтальною віссю форсунки складає В-О--6059,

Більша основа другого додаткового конуса 12 сполучена з циліндровою камерою форсунки 1, при цьому шо відношення висоти циліндра 11 повітряного сопла 8 до висоти зрізаного конуса 9 повітряного сопла 8 складає 0,2-1.

Відцдентрова форсунка працює таким чином.

Охолоджувану рідину через штуцер 14 під натиском подають в тангенціальний вхідний канал 2 і далі ів М простір між додатковим зрізаним конусом 6 сопла З для витікання рідини і другим додатковим зрізаним конусом - 12, що сполучає циліндрову камеру 1 форсунки з повітряним соплом 8.

Змішані потоки рідини і повітря, об'єднуючись в загальний потік в зоні розташування повітряного сопла 8, (о) створюють максимальну розрядку для даного тиску рідини, що поступає у форсунку, куди через повітряне сопло 8, о розташоване на одній осі соплом З для витікання рідини, поступає повітря, яке, змішуючись з потоком рідини при виході з форсунки, створює факел розпилення з максимальною кінетичною енергією, перетворює потікрідини СМ і повітря у факел оптимального дроблення потоку рідини, створює оптимальну поверхню розпиленої води, і у свою чергу, забезпечує максимальний ефект охолодження рідини.

Claims (2)

1. « Формула винаходу шо

   - 1. Відцдентрова форсунка, що містить циліндрову камеру з тангенціальним вхідним каналом і соплом для і» витікання рідини, виконаним складеним з зрізаного конуса, з'єднаного з циліндром, при цьому зрізаний конус встановлений першим по ходу витікання рідини і з'єднаний з циліндром своєю меншою основою, яка відрізняється тим, що відношення площі основи циліндра сопла для витікання рідини до площі поперечного іме) перерізу тангенціального вхідного каналу складає ла до площі поперечного перерізу 2,1 -- 12,0 о А щ А А ' циліндрової камери складає ; при цьому сопло для витікання рідини з'єднано з додатковим те; 0,15-0,3 -л 20 зрізаним конусом, більша основа якого з'єднана з циліндровою камерою, а менша основа з'єднана з більшою основою зрізаного конуса сопла для витікання рідини, причому твірна поверхні додаткового зрізаного конуса сл складає кут | дво з горизонтальною віссю форсунки, при цьому співвісно соплу для витікання а -З 1 рідини розташовано повітряне сопло, яке складене по ходу руху повітря з зрізаного конуса, внутрішня поверхня 29 твірної якого складає о бо? з вертикальною віссю, що проходить через центри сопел, і с д-о- з'єднаного з циліндром, з'єднаним з другим додатковим зрізаним конусом, кут між поверхнею твірної якого і горизонтальною віссю форсунки складає ва більша основа другого додаткового зрізаного у 1-25 конуса з'єднана з циліндровою камерою форсунки.
2. 2. Форсунка за п. 1, яка відрізняється тим, що відношення висоти зрізаного конуса сопла для витікання рідини до діаметру його меншої основи складає . 0,03-0,15 бо З. Форсунка за п. 1, яка відрізняється тим, що відношення висоти циліндра повітряного сопла до висоти