Пневматическая форсунка Советский патент 1984 года по МПК B05B7/26 

1

со

со ;о

Изобретение относится к технике расНыливания жидкостей и предназначено для получения 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).

По основному авт. св. № 975104 известна пневматическая форсунка, содержащая корпус с патрубком подачи жидкости и осевым каналом подачи газа, в котором размещен проницаемей пористый вкладыщ, вокруг которого выполнен кольцевой коллектор для 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.

Известная форсунка обеспечивает тонкое распыливание (диаметр капель 10- 20 мкм) при удовлетворительном качестве распределения концентрации жидкой фазы по поперечному сечению газожидкостного потока. Отнощение величины концентрации по оси потока к величине на периферии составляет 20-25% 1.

Однако решение ряда технических задач требует создания устройств, обеспечивающих более высокую дисперсность распыливания (до 10-15 мкм) при более равномерном распределении жидкости в газовом потоке (до 12-15°/о).

Цель изобретения - повышение дисперсности распыла и равномерность распределения капель по сечению газожидкостного потока.

Эта цель достигается тем, что в пневматической форсунке пористый вкладыш выполнен из двух соосно установленных конусообразных частей, обращенных одна к другой меньшими основаниями, причем первая по ходу движения потока часть вкладыша выполнена с проницаемостью, меньшей, чем вторая часть вкладыша.

Кроме того, в пневматической форсунке вторая по ходу движения потока часть вкладыша выполнена с уменьшающейся в направлении потока проницаемостью.

На фиг. 1 изображена пневматическая форсунка, продольный разрез; на фиг. 2 - график , f(x) изменения проницаемости С пористых вкладышей по длине (начало координаты X совпадает с торцом первой, по ходу движения потока части вкладыща, а направление - с направлением движения потока).

Пневматическая 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 для 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.

Сквозное осевое отверстие 6 выполнено в виде профилированного сопла, например сопла Лаваля.

Пористый вкладыш 4 выполнен из двух

0 соосно установленных конусообразных частей 8 и 9, обращенных одна к другой меньшими, основаниями, причем первая по ходу движения потока часть 8 вкладыша 4 выполнена с проницаемостью, меньшей, чем

г вторая часть 9 вкладыша 4, выполненная с уменьшающейся в направлении потока проницаемостью.

Первая и вторая части 8 и 9 пористого вкладыша 4 закреплены в корпусе 1 патрубком 10, имеющим осевой канал 3 и штуцер

0 11 для подвода газа.

В корпусе 1 также имеется кольцевой коллектор 12, соединенный, с кольцевым коллектором 5 рядом 1 онцентрических сквозных сверлений 13 и изолированный от внеш2 ней среды крышкой 14 коллектора 5 с расположенным на ней патрубком 2 для подвода жидкости.

Входной торец 15 пористого вкладыша 4 выполнен непроницаемым, а внутренняя и наружная поверхности 16, 17 и 18, 19 вкладыша 4 выполнены проницаемыми.

Герметичность установки частей 8 и 9 вкладыша 4 в корпусе 1-обеспечивается прокладками 20 и 21.

Пневматическая форсунка работает следующим образом.

5 Жидкость через патрубок 2 подается в коллектор 5, откуда через сквозные сверления 13 поступает в коллектор 12, подводится к проницаемым поверхностям 18 и 19 и проникает в части 8 и 9 вкладыща 4.

Q Газ через штуцер 11 по осевому каналу 3 патрубка 10 подается к отверстию 6 части 8 вкладыша 4. Жидкость просачивается через проницаемые поверхности 16 и 17 и истекает в отверстие 6 частей 8 и 9 вкладыша 4 в виде тонких струек (при высоком

5 перепаде давления по жидкостному тракту) или в виде жидкостной пелены (при низком перепаде). В последнем случае механизм образования капель связан с образованием на поверхностях 16 и 17, смоченных жидкостью, поверхностных волн, гребни которых срываются газовым потоком. При движении газа по сквозному отверстию 6 проницаемой части 8 вкладыща 4 он ускоряется, насыщается каплями жидкости, что приводит к некоторому снижению скоро5 сти потока, но и одновременно к снижению потребного критического перепада давлеления по сравнению с чистым газом. При критическом перепаде давления в критическом сечении, между частями 8 и 9 вкладыша 4 реализуется критический режим течения и поток разгоняется в профилированном отверстии 6 второй части 9 вкладыша 4 (диффузорной),, где концёнтр ация жидкой фазы увеличивается по мере движения потока к выходу из форсунки. Чтобы не снижать эффективность распыливания жидкости из-за снижения критической скорости звука. в двухфазном потоке, конфузорная часть 8 пористого вкладыша 4 с отверстием 6 выполнена с малой проницаемостью, которая определяется условиями формирования ядра газожидкостного потока. Чтобы не вносить возмущений в газовый поток, сформированный в канале 3 патрубка 10, торец 7 вкладыша 4 выполнен непроницаемым. Основная масса жидкости поступает в поток на начальном участке второй части 9 вкладыша 4 (диффузорной), что обеспечивается уменьшением проницаемости части 9 вкладыща 4 по Ходу потока.

Поскольку конфузорная часть 8 вкладыша 4 ответственна за формирование ядра газожидкостного потока, то при низких скоростях газового потока необходимо реализовать энергетически менее емкий способ качественного распыливания, а именно - распыливание микроструй.

Как показали проведенные эксперименты, в пористых стенках с весьма малой проницаемостью (до 10°/о) можно организовать (при перепадах давления около ) струйный режим внедрения жидкой фазы в газовый поток и соответственно получить

при дозвуковых скоростях дисперсность порядка 15 мкм и менее. На этот режим и рассчитана дозвуковая часть вкладыша. При выполнении конфузорной части 8 вкладыша 4с переменной проницаемостью режим и сам механизм распыливания может измениться.

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 сочения .имеют значительно меньшие размеры .и в процессе изготовления будут проникать между крупными частицами закритической части, изменяя ее проницаемость. Кроме того, для них лучше применять иной режим спекания либо изготавливать из других материалов.

Предлагаемая пневматическая форсунка обладает рядом технических, преимуществ

0 lio сравнению с базовым объектом - центробежной форсункой, простотой конструкции, отсутствием движущихся частей, высокой расходонапряженностью, малым весом и габаритами, возможностью регулирования производительности в 5-7 раз как и у известного устройства, возможностью компоновки в блоки и смесительные головки. Также головка дает положительный экономический эффект, заключающийся в повышении качества распыливаиия жидкости

(до 10-15 мкм) и улучшении равномерности распределения капель по сечению газожидкостного потока (до 12-15%), что подтверждается экспериментально.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФОРСУНКА по авт. св. № 975104, отличающаяся тем, что, с целью повышения дисперсности распыла и равномерности распределения капель по сечению газожидкостного потока, пористый вкладыш выполнен из двух соосно установленных конусообразных частей, обращенных одна к другой меньшими основаниями, причем первая по ходу движения потока часть вкладыша выполнена с проницаемостью, меньшей, чем вторая часть вкладыша. 2. Форсунка по п. , отличающаяся тем, чгго вторая по ходу движения потока часть вкладыша выполнена с уменьшающейся в направлении потока проницаемостью.

фиг. 2.