WO2015122793A1 - Пневматическая форсунка (варианты) - Google Patents

Пневматическая форсунка (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2015122793A1
WO2015122793A1 PCT/RU2014/000098 RU2014000098W WO2015122793A1 WO 2015122793 A1 WO2015122793 A1 WO 2015122793A1 RU 2014000098 W RU2014000098 W RU 2014000098W WO 2015122793 A1 WO2015122793 A1 WO 2015122793A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
gas
annular
axis
diffuser
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000098
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Леонид Иванович МАЛЬЦЕВ
Сергей Владимирович АЛЕКСЕЕНКО
Игорь Вадимович КРАВЧЕНКО
Лариса Викторовна КАРТАШОВА
Original Assignee
Леонид Иванович МАЛЬЦЕВ
Сергей Владимирович АЛЕКСЕЕНКО
Игорь Вадимович КРАВЧЕНКО
Лариса Викторовна КАРТАШОВА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Иванович МАЛЬЦЕВ, Сергей Владимирович АЛЕКСЕЕНКО, Игорь Вадимович КРАВЧЕНКО, Лариса Викторовна КАРТАШОВА filed Critical Леонид Иванович МАЛЬЦЕВ
Priority to PCT/RU2014/000098 priority Critical patent/WO2015122793A1/ru
Priority to EA201600555A priority patent/EA030084B1/ru
Publication of WO2015122793A1 publication Critical patent/WO2015122793A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
    • B05B7/062—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet
    • B05B7/066—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet with an inner liquid outlet surrounded by at least one annular gas outlet
    • B05B7/068—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet with an inner liquid outlet surrounded by at least one annular gas outlet the annular gas outlet being supplied by a gas conduit having an axially concave curved internal surface just upstream said outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B05B7/0807—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets
    • B05B7/0815—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets with at least one gas jet intersecting a jet constituted by a liquid or a mixture containing a liquid for controlling the shape of the latter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/108—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel intersecting downstream of the burner outlet

Definitions

  • the invention relates to energy and is intended for spraying liquids and suspensions, for example, water-coal fuel (HLF).
  • HVF water-coal fuel
  • a pneumatic nozzle is known in which a jet of liquid is introduced into a coaxial gas stream [Sawing of liquids / Borodin V.A. and others - M., 1976].
  • the principle of operation of such nozzles is associated with the appearance of waves on the interfaces of the liquid and gas, as a result of the interaction of which with the gas stream, the liquid stream (film) breaks up into droplets.
  • a disadvantage of the known nozzle design is the fact that with an increase in the size of the liquid nozzle and the flow rate of the liquid, the quality of atomization sharply worsens.
  • a liquid stream is fed into a high-speed associated gas stream along the convex generatrix of the outlet end of the rod. Due to the Coanda effect, the liquid jet adheres to the walls of the stem. The free boundary of such a jet is unstable (Taylor instability). On the surface of the jet, longitudinal ribs are formed. With increasing distance from the nozzle, the height of the ribs increases, and the jet disintegrates into lamellar radial streams. Associated high-speed gas flow blows through each lamellar stream of liquid from two sides. Due to Helmholtz instability, trickles break up into small drops. Directly at the stem wall, the droplet size may not be small enough. The gas stream introduced into the mixing chamber through the internal gas nozzle produces additional grinding of the droplets.
  • the width of the annular gas and liquid nozzles should be sufficiently small, and the flow velocities large.
  • high pressure is required to pump the liquids.
  • such nozzles wear out quickly if they are used to spray suspensions containing solid abrasive particles.
  • a disadvantage of the known nozzle is its low efficiency when spraying viscous liquids and suspensions and its rapid wear.
  • a pneumatic nozzle [RF patent 2015347, 1991, E21F5 / 04], comprising a housing with a nozzle for supplying compressed air, mounted along the axis of the housing with axial movement of the fluid supply pipe, at the end of which there is a spray nozzle made in the form a truncated cone mounted on one end of a spring installed inside the pipe for supplying fluid, the other end of which is fixed inside the pipe, and an air nozzle formed by the protrusion of the housing and the pipe for supplying fluid, while the elastic ring o to adjust the shape of the air nozzle mounted on the outer surface of the pipe for supplying fluid, and the sleeve is installed in the end of the pipe for supplying fluid with the possibility of axial movement.
  • the nozzle for supplying compressed air is located tangentially to the inner surface of the housing and at an angle to its longitudinal axis.
  • a liquid jet flowing out of a slotted conical nozzle collides with a gas flow running at an angle and is sprayed onto droplets. Effective atomization of a liquid stream occurs only at high speeds of both gas and liquid flows. Therefore, a disadvantage of the known nozzle is the lack of efficiency with sawing viscous liquids and suspensions. In addition, the design of the spray device, in cases where the liquid contains abrasive particles, does not preclude rapid wear of the walls of the slotted liquid nozzle.
  • a gas jet flowing out of the slot nozzle moves along the converging outer wall of the nozzle and forms a converging jet gas stream outside the nozzle.
  • a critical point forms and a jet stream forms along the axis of the nozzle and a return jet of the cumulative type.
  • the supply of the working fluid along the pipe along the axis of the nozzle leads to the formation of a liquid jet, which, colliding with the return gas stream, spreads with a thin jet film along the walls of the diffuser.
  • the liquid film collides with a conical gas stream. In this zone, as well as in the zone of collision of gas-liquid jets in the region of the critical point, intense interaction of flows and dispersion of liquid droplets takes place.
  • the objective of the invention is to provide a pneumatic nozzle with such a form of gas and liquid paths, the design of which would ensure dispersion of the spraying of liquids and suspensions without rapid wear of equipment and with the ability to control the size and shape of the gas-droplet torch.
  • the problem is solved using the option of a pneumatic nozzle containing a housing 1 with an inner annular gas chamber 3 and a nozzle 2 for supplying compressed gas to it, a fluid supply pipe 4 installed along the axis of the housing, passing into the diffuser 5, and an annular slotted gas nozzle 7 formed an annular nozzle 6 and a nozzle body 1 at the outlet of the inner annular chamber 3.
  • An annular slotted gas nozzle 7 is mounted on a slice of the diffuser 5 and has a conical shape with a taper angle of 60 to 150 degrees, the inner annular gas chamber 3 of the nozzle is additionally equipped with two nozzles 8 mounted opposite each other, and the axis of the nozzles 8 intersect or intersect so that the angle between the axis of each nozzle 8 and the axis of symmetry of the pneumatic nozzle is from 30 to 90 degrees, while the total area of the transverse output sections of the nozzles 8 is 0.3 - 1 square cross-sectional output section of the slotted hole tsevogo gas nozzle 7.
  • the axis of the nozzles 8 intersect or cross in the area below the diffuser 5 at a distance of the order of the diameter of the outlet edge of the diffuser 5.
  • the problem is solved using another variant of a pneumatic nozzle containing a housing with an inner annular gas chamber 3 and a nozzle 2 for supplying compressed gas to it, a fluid supply pipe installed along the axis of the housing, passing into the diffuser 5, and an annular slotted gas nozzle 7 formed by an annular nozzle 6 and the nozzle body at the outlet of the inner annular chamber.
  • An annular slotted gas nozzle 7 is mounted on a slice of the diffuser 5 and has a conical shape with a taper angle of 60 to 150 degrees, and an output cross section with a variable area around the perimeter of the ring.
  • flats 10 are made at the end of the nozzle body to obtain an output cross section of an annular slotted gas nozzle 7 with a variable area around the perimeter of the ring.
  • FIG. 1 shows a nozzle according to a first embodiment of the invention, and shows a longitudinal section through a proposed pneumatic nozzle.
  • FIG. 2 - 5 In another embodiment, the invention is illustrated in FIG. 2 - 5.
  • FIG. 1 shows a housing 1 of a pneumatic nozzle; pipe 2 gas supply; annular gas chamber 3; fluid supply pipe 4; diffuser 5; ring nozzle 6; annular slotted gas nozzle 7; additional nozzles 8.
  • the nozzle comprises a housing 1 with a nozzle 2 for supplying gas, an annular gas chamber 3, a pipe 4 for supplying liquid, passing into the diffuser 5, with an annular nozzle 6, forming together with the nozzle housing 1 an annular slotted gas nozzle 7, nozzles 8.
  • An annular slotted gas nozzle 7 is mounted on a slice of the diffuser 5 and has a conical shape with a taper angle of 60 to 150 degrees.
  • two nozzles 8 are installed opposite each other with intersecting or intersecting axes of the nozzles, and the angle between the axis of each nozzle and the axis of symmetry of the pneumatic nozzle is from 30 to 90 degrees, while the total cross-sectional area of the nozzle exit sections is 0 , 3 - I of the cross-sectional exit sectional area of the slotted annular gas nozzle (Fig. 1).
  • the axis of the nozzles 8 intersect or cross in the area below the diffuser 5 at a distance of the order of the diameter of the outlet edge of the diffuser 5 (Fig. 1).
  • FIG. 2 to 5 show the nozzle of the second embodiment.
  • the nozzle has two mutually perpendicular planes of symmetry, horizontal and vertical.
  • FIG. 2 shows a nozzle section in a horizontal plane
  • FIG. 3 - a vertical plane
  • FIG. 4 shows a profile view of the nozzle.
  • FIG. 5 shows the shape of an annular slotted gas nozzle with a variable area around the perimeter of the ring.
  • a variable area around the perimeter of the ring can be obtained by any means known from the prior art.
  • FIG. 2 - 5 show a nozzle in which the output cross-section of an annular slotted gas nozzle is made with a variable area around the perimeter of the ring due to the execution of two symmetrically arranged sections at the end of the nozzle body — flats 10.
  • annular slotted gas nozzle 7 having an output cross section with a variable perimeter area (Fig. 5).
  • the outer edge of the annular gas nozzle takes a three-dimensional (non-axisymmetric) shape, and the output section of the gas nozzle 7 acquires a variable cross-sectional area around the perimeter of the ring.
  • the angle between the planes 10 and the axis of the nozzle exceeds the taper half-angle of the gas slot nozzle 7.
  • a gas stream flowing from the annular slotted gas nozzle 7 forms a converging conical jet gas stream outside the nozzle, which bifurcates into a direct stream and a return stream near the nozzle symmetry axis.
  • the pipe 4 to the diffuser 5 serves the working fluid.
  • the return gas stream collides with the liquid stream, as a result of which the liquid stream spreads along the walls of the diffuser 5, forming a jet film stream.
  • a film jet of liquid interacts with a gas stream, creating a conical gas-droplet torch.
  • an intense collision of gas-droplet jets occurs, further dispersion of liquid droplets and the formation of an expanding gas-droplet plume.
  • gas jets flowing from nozzles 8 interact with a gas-droplet torch, which leads to additional grinding of liquid droplets, and, in addition, they deform the gas-droplet torch and increase its cross-sectional area.
  • the cross section of the gas-droplet flow takes the form of an ellipse with a large axis perpendicular to the plane in which the axes of the nozzles 8 lie.
  • the cross section of the gas-droplet torch When the axes of the nozzles 8 are intersecting lines, the cross section of the gas-droplet torch also takes an ellipsoidal shape, however, the large axis of the ellipse lies in the plane passing through the axis of the nozzle and the centers of the outlet edges of the nozzles 8.
  • the pulse of the gas stream flowing from the annular slotted gas nozzle 7 takes a variable value along the perimeter of its cross section, which leads to deformation of the cross section of the gas-droplet torch.
  • the proposed pneumatic nozzle options make it possible to control the size and shape of the gas-droplet torch.
  • the technical result of the proposed invention is the creation of a pneumatic nozzle with such a shape of gas and liquid paths, the design of which ensures dispersion of spraying liquids and suspensions without rapid wear of equipment and the ability to control the size and shape of a gas-droplet torch.
  • the tests performed allowed us to determine quantitative features expressed as intervals of values relating to the choice of the taper angle, the choice of the angle between the axis of each nozzle and the axis of symmetry, and the choice of the total cross-sectional area of the nozzles.
  • the annular slotted gas nozzle 7 has a conical shape with a taper angle of from 60 ° to 150 °.
  • a decrease in the taper angle ⁇ 60 ° and an increase> 150 ° leads to a deterioration in the dispersion quality of the atomization of the liquid (or suspension), which, in turn, worsens the combustion process of the fuel.
  • the taper angle controls the size of the torch created by the nozzle. At small values of the angle, the torch has a large length and small diameter. With increasing angle, the length of the torch decreases, and the diameter increases. Thus, the taper angle is selected based on the needs of the technical problem being solved. The specified range of changes in the angle of taper determines a fairly wide range changes in the overall dimensions of the torch with high quality atomization of fuel.
  • the angle between the axis of each nozzle 8 and the axis of symmetry of the pneumatic nozzle is from 30 ° to 90 °. Additional nozzles 8 are installed solely to control the size of the torch. The specified interval of the angle between the axis of each nozzle 8 and the axis of symmetry of the nozzle allows you to effectively control the size of the torch, while maintaining high quality atomization of the liquid.
  • the total cross-sectional area of the nozzles 8 is 0.3-1 the cross-sectional area of the slotted gas nozzle 7.
  • the cross-sectional area of the nozzles 8 determines the momentum of the output gas jets, which, in turn, determines the efficiency of the jets as a means for controlling the size of the torch.
  • the jets do not have a strong enough effect on the size of the flares; for large jets, the air flow in the jets is too large, which is not economically justified.
  • the invention can be applied in many industries that use water-coal fuel in the production of heat and electric energy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Предложен вариант пневматической форсунки, содержащей корпус (1) с внутренней кольцевой газовой камерой (3) и патрубок (2) для подвода в нее сжатого газа, установленную по оси корпуса трубу подачи жидкости (4), переходящую в диффузор *(5), и кольцевое щелевое газовое сопло (7), сформированное кольцевой насадкой (6) и корпусом (1) форсунки на выходе из внутренней кольцевой камеры (3). Кольцевое щелевое газовое сопло установлено на срезе диффузора (5) и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, внутренняя кольцевая газовая камера (3) форсунки дополнительно снабжена двумя соплами (8), установленными напротив друг друга, причем оси сопел пересекаются или скрещиваются так, что угол между осью каждого сопла (8) и осью симметрии пневматической форсунки составляет от 30 до 90 градусов, при этом суммарная площадь поперечных выходных сечений сопел (8) составляет 0,3-1 площади поперечного выходного сечения щелевого кольцевого газового сопла (7). По второму варианту пневматической форсунки, кольцевое щелевое газовое сопло (7) установлено на срезе диффузора (5) и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, и выходное поперечное сечение с переменной площадью по периметру кольца. Конструкция форсунок обеспечивает дисперсность распыливания жидкостей и суспензий без быстрого износа оборудования и возможность управления размерами и формой газокапельного факела.

Description

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА (ВАРИАНТЫ)
Область техники Изобретение относится к энергетике и предназначено для распыливания жидкостей и суспензий, например, водоугольного топлива (ВУТ).
Предшествующий уровень техники Известна пневматическая форсунка, в которой струя жидкости вводится в соосный газовый поток [Распиливание жидкостей / Бородин В.А. и др. - М., 1976]. Принцип работы таких форсунок связан с возникновением на поверхностях раздела жидкости и газа волн, в результате взаимодействия которых с газовым потоком струя жидкости (плёнка) распадается на капли.
Недостатком известной конструкции форсунки является тот факт, что с ростом размера жидкостного сопла и расхода жидкости резко ухудшается качество распыливания.
Известна пневматическая форсунка, содержащая корпус с размещенным по оси штоком, жидкостный канал и два газовых канала, расположенных по разные стороны от жидкостного канала, причём жидкостный и газовые каналы переходят сначала соответственно в жидкостное и газовые щелевые сопла, а затем - в общую камеру смешения, образованную внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью выходного, выполненного сферическим, торца штока [патент РФ <> 2106914, 1996 г., В05В7/02].
В этой форсунке струя жидкости подаётся в высокоскоростной попутный газовый поток вдоль выпуклой образующей выходного торца штока. В силу эффекта Коанда струя жидкости прилегает к стенкам штока. Свободная граница такой струи неустойчива (неустойчивость Тейлора). На поверхности струи образуются продольные рёбра. С удалением от сопла высота рёбер увеличивается, и струя распадается на пластинчатые радиальные струйки. Попутный высокоскоростной газовый поток обдувает каждую пластинчатую струйку жидкости с двух сторон. В силу неустойчивости Гельмгольца струйки распадаются на мелкие капли. Непосредственно у стенки штока размер капель может быть недостаточно малым. Газовый поток, вводимый в камеру смешения через внутреннее газовое сопло, производит дополнительное измельчение капель.
В такой форсунке ширина кольцевых газовых и жидкостного сопел должна быть достаточно малой, а скорости потоков большими. В случае использования форсунки для распыливания сильно вязких жидкостей из-за наличия узких щелей в конструкции форсунки требуется высокое давление для прокачки жидкостей. Кроме того такие форсунки быстро изнашиваются, если их используют для распыливания суспензий, содержащих твёрдые абразивные частицы.
Таким образом, недостатком известной форсунки является невысокая эффективность при распылении вязких жидкостей и суспензий и её быстрый износ.
Известна также пневматическая форсунка [патент РФ 2015347, 1991 г., E21F5/04], содержащая корпус с патрубком для подвода сжатого воздуха, установленную по оси корпуса с возможностью осевого перемещения трубу для подачи жидкости, на торце которой расположен распыливающий насадок, выполненный в виде усечённого конуса, закреплённого на одном конце пружины, установленной внутри трубы для подачи жидкости, другой конец которой закреплён внутри трубы, и воздушное сопло, образованное выступом корпуса и трубой для подачи жидкости, при этом эластичное кольцо для регулировки формы воздушного сопла установлено на наружной поверхности трубы для подачи жидкости, а втулка установлена в торцевой части трубы для подачи жидкости с возможностью осевого перемещения. Патрубок для подвода сжатого воздуха расположен по касательной к внутренней поверхности корпуса и под углом к его продольной оси.
В этой форсунке жидкая струя, вытекающая из щелевого конического сопла, сталкивается с набегающим под углом газовым потоком и разбрызгивается на капли. Эффективное распыливание жидкой струи происходит только при высоких скоростях и газового, и жидкостного потоков. Следовательно, недостатком известной форсунки является недостаточная эффективность при распиливании вязких жидкостей и суспензий. Кроме того, конструкция разбрызгивающего устройства, в тех случаях, когда жидкость содержит абразивные частицы, не исключает быстрого износа стенок щелевого жидкостного сопла.
Известна пневматическая форсунка [патент РФ N° 2346756, 2009 г., В05В
7/08], содержащая корпус с патрубком для подвода газа, установленную по оси корпуса трубу для подачи жидкости, переходящую в диффузор, на торце которого расположена кольцевая насадка в форме сходящейся к оси корпуса осесимметричной головки, и кольцевое щелевое газовое сопло на выходе из кольцевой камеры, образованное корпусом и наружной границей кольцевой насадки, причём длина образующей насадки от газового сопла до выходной кромки диффузора имеет длину порядка диаметра кромки диффузора.
В этой форсунке газовая струя, вытекающая из щелевого сопла, не отрываясь в силу эффекта Коанда, движется вдоль сходящейся наружной стенки насадки и образует за пределами форсунки сходящийся струйный газовый поток. В результате столкновения элементарных струек в некоторой точке на оси форсунки образуется критическая точка и формируется струйное течение вперед вдоль оси форсунки и возвратная струя типа кумулятивной. Подача рабочей жидкости по трубе вдоль оси форсунки приводит к формированию жидкой струи, которая сталкиваясь с возвратной струей газа, растекается тонкой струйной плёнкой по стенкам диффузора. На выходе из диффузора плёнка жидкости сталкивается с конической газовой струёй. В этой зоне, а также в зоне столкновения газожидкостных струй в районе критической точки происходит интенсивное взаимодействие потоков и диспергирование жидких капель.
Эксперименты показали, что за пределами довольно узкого диапазона изменения отношения импульсов газового и жидкостного потоков в районе выходной кромки диффузора возникает отрыв газового потока от стенок головки и формируется кольцевой вихрь, при этом, если в качестве рабочей жидкости используют суспензию, происходит абразивное разрушение головки. Кроме того, в силу осевой симметрии форсунки угол расширения газокапельного факела не всегда оказывается достаточным. Таким образом, недостатком форсунки является то, что конструкция форсунки не на всех режимах работы обеспечивает малый её износ, а также не позволяет управлять размерами и формой создаваемой ею газокапельной струи в достаточно широких диапазонах.
Перечисленные недостатки известных форсунок заставляют искать такие технические решения, которые бы обеспечивали дисперсность распыления и длительный срок службы форсунок.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание пневматической форсунки с такой формой газовых и жидкостных трактов, конструкция которых позволила бы обеспечить дисперсность распыливания жидкостей и суспензий без быстрого износа оборудования и с возможностью управления размерами и формой газокапельного факела.
Поставленная задача решается с помощью варианта пневматической форсунки, содержащей корпус 1 с внутренней кольцевой газовой камерой 3 и патрубок 2 для подвода в неё сжатого газа, установленную по оси корпуса трубу подачи жидкости 4, переходящую в диффузор 5, и кольцевое щелевое газовое сопло 7, сформированное кольцевой насадкой 6 и корпусом 1 форсунки на выходе из внутренней кольцевой камеры 3.
Кольцевое щелевое газовое сопло 7 установлено на срезе диффузора 5 и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, внутренняя кольцевая газовая камера 3 форсунки дополнительно снабжена двумя соплами 8, установленными напротив друг друга, причем оси сопел 8 пересекаются или скрещиваются так, что угол между осью каждого сопла 8 и осью симметрии пневматической форсунки составляет от 30 до 90 градусов, при этом суммарная площадь поперечных выходных сечений сопел 8 составляет 0,3 - 1 площади поперечного выходного сечения щелевого кольцевого газового сопла 7. Предпочтительно оси сопел 8 пересекаются или скрещиваются в зоне ниже диффузора 5 на расстоянии порядка диаметра выходной кромки диффузора 5.
Поставленная задача решается с помощью другого варианта пневматической форсунки, содержащей корпус с внутренней кольцевой газовой камерой 3 и патрубок 2 для подвода в неё сжатого газа, установленную по оси корпуса трубу подачи жидкости, переходящую в диффузор 5, и кольцевое щелевое газовое сопло 7, сформированное кольцевой насадкой 6 и корпусом форсунки на выходе из внутренней кольцевой камеры.
Кольцевое щелевое газовое сопло 7 установлено на срезе диффузора 5 и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, и выходное поперечное сечение с переменной площадью по периметру кольца.
Предпочтительно на торце корпуса форсунки выполнены лыски 10 для получения выходного поперечного сечения кольцевого щелевого газового сопла 7 с переменной площадью по периметру кольца.
Краткое описание фигур чертежей
На Фиг. 1 показана форсунка по первому варианту изобретения и представлен продольный разрез предложенной пневматической форсунки.
В. другом варианте суть изобретения поясняется на Фиг. 2 - 5.
На Фиг. 1 представлен корпус 1 пневматической форсунки; патрубок 2 подвода газа; кольцевая газовая камера 3; труба подачи жидкости 4; диффузор 5; кольцевая насадка 6; кольцевое щелевое газовое сопло 7; дополнительные сопла 8.
Форсунка содержит корпус 1 с патрубком 2 для подвода газа, кольцевую газовую камеру 3, трубу 4 подачи жидкости, переходящую в диффузор 5, с кольцевой насадкой 6, формирующей совместно с корпусом форсунки 1 кольцевое щелевое газовое сопло 7, сопла 8.
Кольцевое щелевое газовое сопло 7 установлено на срезе диффузора 5 и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов. На торце внутренней кольцевой газовой камеры 3 форсунки установлены два сопла 8 напротив друг друга с пересекающимися или скрещивающимися осями сопел, причем угол между осью каждого сопла и осью симметрии пневматической форсунки составляет от 30 до 90 градусов, при этом суммарная площадь поперечных выходных сечений сопел составляет 0,3 - I площади поперечного выходного сечения щелевого кольцевого газового сопла (Фиг. 1).
Оси сопел 8 пересекаются или скрещиваются в зоне ниже диффузора 5 на расстоянии порядка диаметра выходной кромки диффузора 5 (Фиг. 1).
На фиг. 2 - 5 показана форсунка по второму варианту.
Форсунка имеет две взаимно-перпендикулярные плоскости симметрии, горизонтальную и вертикальную.
На Фиг. 2 показано сечение форсунки горизонтальной плоскостью, на Фиг. 3 - вертикальной плоскостью, а на Фиг. 4 показан профильный вид форсунки.
На Фиг. 5 показана форма кольцевого щелевого газового сопла с переменной площадью по периметру кольца.
Переменную площадь по периметру кольца можно получить любыми способами, известными из уровня техники.
На фиг. 2 - 5 показана форсунка, в которой выходное поперечное сечение кольцевого щелевого газового сопла выполнено с переменной площадью по периметру кольца за счет выполнения на торце корпуса форсунки двух симметрично расположенных срезов - лысок 10.
На торце корпуса форсунки выполнены две симметрично расположенные лыски 10 для получения кольцевого щелевого газового сопла 7, имеющего выходное поперечное сечение с переменной площадью по периметру (Фиг. 5).
Благодаря наличию лысок 10, наружная кромка кольцевого газового сопла принимает трехмерную (неосесимметричную) форму, а выходное сечение газового сопла 7 приобретает переменную величину площади поперечного сечения по периметру кольца. Угол между плоскостями лысок 10 и осью форсунки превышает полуугол конусности газового щелевого сопла 7. Выполнение форсунки в соответствии с первым вариантом и вторым вариантом изобретения приводит к достижению поставленной задачи.
Лучший вариант осуществления изобретения
Предложенные варианты пневматических форсунок работают следующим образом.
Струя газа, вытекающая из кольцевого щелевого газового сопла 7, образует за пределами форсунки сходящийся конический струйный газовый поток, который вблизи оси симметрии форсунки раздваивается на прямой поток и на возвратную струю. По трубе 4 к диффузору 5 подают рабочую жидкость. В районе перехода трубы 4 в диффузор 5 возвратная струя газа сталкивается с жидкостной струёй, в результате чего струя жидкости растекается по стенкам диффузора 5, образуя струйный пленочный поток. На срезе диффузора 5 пленочная струя жидкости взаимодействует с газовой струёй, создавая конический газокапельный факел. Далее по потоку в районе критической точки происходит интенсивное столкновение газокапельных струй, дальнейшее диспергирование капель жидкости и формирование расширяющегося газокапельного факела.
В первом варианте пневматической форсунки с соплами 8 газовые струи, вытекающие из сопел 8, взаимодействуют с газокапельным факелом, что приводит к дополнительному измельчению капель жидкости, а, кроме того, они деформируют газокапельный факел и увеличивают площадь его поперечного сечения.
Когда оси сопел 8 являются пересекающимися линиями, поперечное сечение газокапельного потока принимает форму эллипса с большой осью, перпендикулярной плоскости, в которой лежат оси сопел 8.
Когда оси сопел 8 являются скрещивающимися линиями, поперечное сечение газокапельного факела принимает также эллипсоидальную форму, однако большая ось эллипса лежит в плоскости, проходящей через ось форсунки и центры выходных кромок сопел 8. Во втором варианте выполнения пневматической форсунки импульс газовой струи, вытекающей из кольцевого щелевого газового сопла 7, принимает переменную величину по периметру его поперечного сечения, что приводит к деформации поперечного сечения газокапельного факела.
Предложенные варианты пневматической форсунки дают возможность управлять размерами и формой газокапельного факела.
Техническим результатом предложенного изобретения является создание пневматической форсунки с такой формой газовых и жидкостных трактов, конструкция которых обеспечивает дисперсность распыливания жидкостей и суспензий без быстрого износа оборудования и возможность управления размерами и формой газокапельного факела.
На предложенную пневматическую форсунку разработана техническая документация, изготовлены и испытаны опытные образцы. Испытания на воде и водоугольном топливе показали хорошее качество распыливания на ООО «Завод стеновых блоков» (г. Новосибирск).
Проведенные испытания позволили определить количественные признаки, выраженные в виде интервалов значений, касающихся выбора угла конусности, выбора угла между осью каждого сопла и осью симметрии и выбора суммарной площади поперечных сечений сопел.
В предлагаемом решении в обоих вариантах выполнения форсунки кольцевое щелевое газовое сопло 7 имеет коническую форму с углом конусности от 60° до 150°.
Уменьшение угла конусности <60° и увеличение >150° приводит к ухудшению качества дисперсности распыливания жидкости (или суспензии), что, в свою очередь, ухудшает процесс горения топлива. Кроме того, угол конусности управляет размерами создаваемого форсункой факела. При малых значениях угла факел имеет большую длину и малый диаметр. С увеличением угла длина факела уменьшается, а диаметр увеличивается. Таким образом, угол конусности выбирается исходя из потребностей решаемой технической задачи. Указанный диапазон изменения угла конусности определяет достаточно широкий диапазон изменения габаритных размеров факела с высоким качеством распыливания топлива.
2. В предлагаемом решении угол между осью каждого сопла 8 и осью симметрии пневматической форсунки составляет от 30° до 90°. Дополнительные сопла 8 устанавливаются исключительно для управления размерами факела. Указанный интервал изменения угла между осью каждого сопла 8 и осью симметрии форсунки позволяет эффективно управлять размерами факела, сохраняя высокое качество распыливания жидкости.
3. В предлагаемом изобретении суммарная площадь поперечных выходных сечений сопел 8 составляет 0,3-1 площади поперечного выходного сечения щелевого газового сопла 7. Площадь сечений сопел 8 определяет импульс выходных струй газа, который, в свою очередь, определяет эффективность струй как средства для управления размерами факела. При малых сечениях сопел 8 (и, как результат, малых импульсах струй) струи оказывают недостаточно сильное влияние на размеры факелов, при больших - слишком велик расход воздуха в струях, что экономически не оправдано.
Промышленная применимость Изобретение может быть применено во многих отраслях промышленности, в которых используется водоугольное топливо при производстве тепловой и электрической энергии

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Пневматическая форсунка, содержащая корпус 1 с внутренней кольцевой газовой камерой 3 и патрубок 2 для подвода в неё сжатого газа, установленную по оси корпуса трубу подачи жидкости 4, переходящую в диффузор 5, и кольцевое щелевое газовое сопло 7, сформированное кольцевой насадкой 6 и корпусом 1 форсунки на выходе из внутренней кольцевой камеры 3, отличающаяся тем, что кольцевое щелевое газовое сопло 7 установлено на срезе диффузора 5 и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, внутренняя кольцевая газовая камера 3 форсунки дополнительно снабжена двумя соплами 8, установленными напротив друг друга, причем оси сопел 8 пересекаются или скрещиваются так, что угол между осью каждого сопла и осью симметрии пневматической форсунки составляет от 30 до 90 градусов, при этом суммарная площадь поперечных выходных сечений сопел 8 составляет 0,3 - 1 площади поперечного выходного сечения щелевого кольцевого газового сопла 7.
2. Пневматическая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что оси сопел 8 пересекаются или скрещиваются в зоне ниже диффузора 5 на расстоянии порядка диаметра выходной кромки диффузора 5.
3. Пневматическая форсунка, содержащая корпус с внутренней кольцевой газовой камерой 3 и патрубок 2 для подвода в неё сжатого газа, установленную по оси корпуса трубу подачи жидкости, переходящую в диффузор 5, и кольцевое щелевое газовое сопло 7, сформированное кольцевой насадкой 6 и корпусом форсунки на выходе из внутренней кольцевой камеры 3, отличающаяся тем, что кольцевое щелевое газовое сопло 7 установлено на срезе диффузора 5 и имеет коническую форму с углом конусности от 60 до 150 градусов, и выходное поперечное сечение с переменной площадью по периметру кольца.
4. Пневматическая форсунка по п. 3, отличающаяся тем, что на торце корпуса форсунки выполнены лыски 10 для получения выходного поперечного сечения кольцевого щелевого газового сопла 7 с переменной площадью по периметру кольца.
PCT/RU2014/000098 2014-02-17 2014-02-17 Пневматическая форсунка (варианты) WO2015122793A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2014/000098 WO2015122793A1 (ru) 2014-02-17 2014-02-17 Пневматическая форсунка (варианты)
EA201600555A EA030084B1 (ru) 2014-02-17 2014-02-17 Пневматическая форсунка (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2014/000098 WO2015122793A1 (ru) 2014-02-17 2014-02-17 Пневматическая форсунка (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015122793A1 true WO2015122793A1 (ru) 2015-08-20

Family

ID=53800430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000098 WO2015122793A1 (ru) 2014-02-17 2014-02-17 Пневматическая форсунка (варианты)

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA030084B1 (ru)
WO (1) WO2015122793A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108672122A (zh) * 2018-07-24 2018-10-19 河北睿索固废工程技术研究院有限公司 一种金属密封防渗漏扇形超细雾化脱硝喷枪
EP3892392A1 (de) * 2020-03-27 2021-10-13 MINDA Industrieanlagen GmbH Anlage zum be- oder verarbeiten oder transportieren von produkten

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1196127B (de) * 1962-02-24 1965-07-01 Krauss Maffei Ag Vorrichtung zum Zerstaeuben feuchter, plastischer oder feinkoerniger Massen in einem Trockner
RU2036020C1 (ru) * 1990-10-10 1995-05-27 Мальцев Леонид Иванович Пневматическая форсунка
RU2106914C1 (ru) * 1996-05-12 1998-03-20 Институт теплофизики СО РАН Пневматическая форсунка
RU2346756C1 (ru) * 2007-05-15 2009-02-20 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук Пневматическая форсунка

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1196127B (de) * 1962-02-24 1965-07-01 Krauss Maffei Ag Vorrichtung zum Zerstaeuben feuchter, plastischer oder feinkoerniger Massen in einem Trockner
RU2036020C1 (ru) * 1990-10-10 1995-05-27 Мальцев Леонид Иванович Пневматическая форсунка
RU2106914C1 (ru) * 1996-05-12 1998-03-20 Институт теплофизики СО РАН Пневматическая форсунка
RU2346756C1 (ru) * 2007-05-15 2009-02-20 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук Пневматическая форсунка

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108672122A (zh) * 2018-07-24 2018-10-19 河北睿索固废工程技术研究院有限公司 一种金属密封防渗漏扇形超细雾化脱硝喷枪
EP3892392A1 (de) * 2020-03-27 2021-10-13 MINDA Industrieanlagen GmbH Anlage zum be- oder verarbeiten oder transportieren von produkten
US11596985B2 (en) 2020-03-27 2023-03-07 Minda Industrieanlagen Gmbh Facility for treating or processing or transporting products

Also Published As

Publication number Publication date
EA030084B1 (ru) 2018-06-29
EA201600555A1 (ru) 2016-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2329873C2 (ru) Распылитель жидкости
RU2523816C1 (ru) Пневматическая форсунка (варианты)
JP6908215B2 (ja) 加圧空気アシスト式フルコーンスプレーノズル組立体
RU54825U1 (ru) Распылитель жидкости
KR100562727B1 (ko) 내부혼합공기의 안개화 분무용 노즐
US4343434A (en) Air efficient atomizing spray nozzle
CN103769324B (zh) 内混式两相流喷嘴
US20190176120A1 (en) Catalytic cracking system with pipe formed nozzle body
CN103861753B (zh) 多级雾化气液两相大口径细雾喷嘴
US10898912B2 (en) Nozzles and methods of mixing fluid flows
RU2482902C1 (ru) Скруббер вентури
CA2963894A1 (en) Atomizer nozzle
CN104772242A (zh) 雾化喷嘴
KR20110131032A (ko) 내부 혼합식 분무 노즐
US20130032644A1 (en) External mix air atomizing spray nozzle assembly
WO2015122793A1 (ru) Пневматическая форсунка (варианты)
RU2577653C1 (ru) Центробежная вихревая форсунка кочетова
RU2346756C1 (ru) Пневматическая форсунка
RU2258567C1 (ru) Распылитель жидкости
RU2563751C1 (ru) Пневматическая форсунка кочетова
RU136091U1 (ru) Форсунка для создания водовоздушного тумана
RU2655601C1 (ru) Пневматический распылитель жидкости
RU2652002C1 (ru) Пневматическая форсунка с двухфазным потоком распыляемой жидкости
EP3501664A1 (en) Insert for hydraulic nozzles and hydraulic nozzle including said insert
RU2390386C1 (ru) Пневматическая форсунка

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14882331

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201600555

Country of ref document: EA

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14882331

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1