СПОСОБ ЭФФЕКТИВНОГО РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНО-СТРУЙНОЙ ФОРСУНКОЙ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ЦЕНТРОБЕЖНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА Российский патент 1998 года по МПК F23D11/26 

Заявляемое изобретение относится к области теплоэнергетики, химии, в частности к распыливанию жидкого топлива форсунками в котельных установках.

Широко известны способы распыливания жидких веществ в технике, заключающиеся в использовании высокого давления подаваемой на распыл жидкости в центробежно-струйных форсунках [1].

Недостатком аналога является плохой распыл жидкости при уменьшении ее производительности без специальных средств регулирования, усложняющих конструкцию форсунки.

Известен способ распыливания жидкости центробежно-струйной форсункой, заключающийся в тангенциальном подводе жидкости в корпус форсунки. Напротив соплового отверстия установлен центральный стержень, диаметр которого несколько больше воздушного вихря, а расстояние до входа в сопло примерно равно диаметру последнего [2].

Недостатком прототипа является также неудовлетворительный распыл жидкости при снижении ее производительности.

Предлагаемый способ эффективного распыливания жидкости центробежно-струйной форсункой при регулировании ее производительности и устройство для его реализации решают поставленную задачу, устраняя указанный выше недостаток прототипа.

В предлагаемом способе эффективное распыливание жидкости центробежно-струйной форсункой при существенном снижении производительности путем снижения давления подаваемой на распыл жидкости достигается электризацией распыливаемой жидкости посредством электрического поля, причем качество распыла жидкости при различных производительностях регулируется интенсивностью создаваемого электрического поля за счет изменения величины подводимого электрического потенциала таким образом, что при снижении давления распыливаемой жидкости интенсивность электрического поля увеличивается, и наоборот, при этом регулирование давления производится с одновременным регулированием электрического потенциала; причем подводимое электрическое поле может быть знакопеременно и пульсирующее по времени, а распыливаемая жидкость обладает повышенной диэлектрической постоянной благодаря вводу в нее электропроводных присадок.

Предлагаемое устройство решает поставленную задачу тем, что центральный стержень электрически изолирован от корпуса форсунки и находится под электрическим потенциалом, а также тем, что форсунка дополнительно снабжена устройством, осуществляющим связь между регулятором давления подавляемой жидкости и регулятором электрического потенциала, подводимого к форсунке.

Таким образом качество распыла жидкости при снижении производительности (понижение давления) в форсунке сохраняется благодаря электризации распыливаемой жидкости путем увеличения интенсивности создаваемого электрического поля, причем качество распыла дополнительно улучшается путем перемены полярности, а также пульсации электрического поля по времени и изменения диэлектрической постоянной распыливаемой жидкости.

Пример осуществления способа
На чертеже изображен продольный разрез центробежно-струйной форсунки, в которой реализуется предложенный способ.

Форсунка включает корпус 1, камеру 2 распылителя, тангенциальные каналы 3 подвода жидкости, сопловое отверстие 4, центральный стержень 5, изоляционную проставку 6, регулятор 7 давления подаваемой жидкости, регулятор 8 напряженности электрического поля, устройство 9 связи регуляторов напряженности.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкость под давлением через регулятор 7 давления поступает в камеру 2 распылителя по тангенциальным каналам 3, расположенным в корпусе 1 форсунки.

Напротив соплового отверстия 4 установлен центральный стержень 5, изолированный электрически от корпуса 1 изоляционной проставкой 6. Диаметр центрального стержня 5 несколько больше диаметра воздушного вихря, образующегося в сопловом отверстии 4 в результате закрутки потока жидкости в камере 2 распылителя. Расстояние от конца центрального стержня 5 до входа в сопловое отверстие 4 равно диаметру последнего. Внутренние слои жидкости затормаживаются вследствие трения о центральный стержень 5 и создают радиальное распределение скорости жидкости в сопловом отверстии 4, чем обеспечивается заполнение факела.

Дополнительно в форсунке осуществляется электризация распыливаемой жидкости подводом электрического потенциала к центральному стержню 5 или к корпусу 1 форсунки. Таким образом струя жидкости находится в электрическом поле. Под действием этого поля на поверхности пленки жидкости происходит некоторое распределение давлений, деформирующее пленку и вызывающее потерю ее устойчивости, приводящее к распаду ее с образованием мелких капель жидкости, образующиеся капли приобретают электрический заряд. При этом уменьшается их собственное внутреннее давление, а соответственно и поверхностное натяжение.

С уменьшением внутреннего давления капель увеличивается эффективность воздействия аэродинамических сил, что резко увеличивает силы взрыва капли. Чем больше напряженность электрического поля, тем сильнее взрыв и мельче брызги разрушенной капли.

Таким образом, подвод электрического потенциала к форсунке способствует получению дисперсных частиц распыливаемой жидкости.

Поскольку при снижении производительности форсунки за счет уменьшения давления подводимой для распыла жидкости дисперсность получаемых капель увеличивается и сохранить качество распыла жидкости можно путем увеличения подводимого электрического потенциала, т. е. воздействием на регулятор 7 давления подаваемой жидкости, происходит одновременное воздействие на регулятор 8 напряженности электрического поля устройством 9. Причем уменьшение давления подводимой жидкости сопровождается увеличением подводимого электрического потенциала, и наоборот.

Дополнительно улучшить качество распыла жидкости возможно путем подвода знакопеременного и пульсирующего по времени электрического поля, а также повышением диэлектрической постоянной распыливаемой жидкости путем добавок в нее электропроводных присадок.

Источники информации
1. Витман Л. А. , Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И. Распыливание жидкости форсунками. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962, с. 62 (аналог).

2. Патент ФРГ МКИ F 23 D 11/26, N 1750561, 1978. (прототип).

Использование: в теплоэнергетике, химической промышленности. Сущность изобретения: повышение качества распыла жидкости в центробежно-струйной форсунке при снижении производительности ее путем понижения давления, за счет подвода поля к форсунке и повышения диэлектрической постоянной распыливаемой жидкости. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ эффективного распыливания жидкости в центробежно-струйной форсунке при регулировании ее производительности, заключающийся в изменении давления подаваемой для распыливания жидкости, отличающийся тем, что в форсунке дополнительно используется электризация распыливаемой жидкости посредством электрического поля, причем качество распыла жидкости при различных производительностях регулируется интенсивностью создаваемого электрического поля путем изменения величины подводимого электрического потенциала таким образом, что при снижении давления распыливаемой жидкости интенсивность электрического поля увеличивается, и наоборот, при этом регулирование давления подводимой жидкости производится с одновременным регулированием электрического поля. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подводимое к распыливаемой жидкости электрическое поле знакопеременно по времени. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подводимое к распыливаемой жидкости электрическое поле - пульсирующее. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что производится повышение диэлектрической постоянной распыливаемой жидкости путем ввода в нее электропроводных присадок. 5. Центробежно-струйная форсунка, содержащая корпус, распылительную камеру, выходное сопло, подводящие жидкость тангенциальные каналы и центральный стержень, отличающаяся тем, что центральный стержень электрически изолирован от корпуса форсунки и находится под электрическим потенциалом. 6. Форсунка по п. 5, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена устройством, осуществляющим связь между регулятором давления и регулятором электрического потенциала.