Центробежная форсунка Советский патент 1986 года по МПК B05B1/34 

Изобретение относится к технике распы- ливания жидкостей и предназначено для рас- пыливания преимущественно перегретых, низкокипящих и теоретически разлагающихся жидкостей в химических реакторах.

Целью изобретения является увеличение ресурса и качества распыления при работе на перегретой жидкости, что достигается путем предотвращения схлопывания кавита- ционных пузырьков н обеспечения стабильности потока.

На фиг.1 изображена центробежная форсунка, продольный разрез; на фнг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Центробежная форсунка содержит полый корпус 1 с сужающимся по ходу потока выходным участком 2 с соплом 3 и установленный в корпусе 1 щнековый завихритель 4 с наклоненными к оси форсунки каналами 5 и сужающейся к соплу иглой 6, образующей с выходным участком 2 корпуса 1 камеру закручивания 7 с канавками 8 в ее стенках. Кроме того, между завихрителем 4 и иглой 6 выполнен переходный участок 9, образующий с конусом расщиряющуюся к соплу кольцевую щель 10, а канавки 8 выполнены на переходном участке 9 с глубиной, плавно уменьщающейся по ходу потока.

Центробежная форсунка работает следующим образом.

При подаче жидкости к завихривающим каналам 5 завихрителя 4 она истекает в камеру закручивания 7 в виде затопленных струй, касательных к поверхности сужающегося участка 2 корпуса 1, образует в камере закручивания 7 полый вихрь и истекает через сопло 3 в виде тонкой кольцевой пелены, диспергирующей на капли.

При прохождении жидкости через полуоткрытые завихривающие каналы 5 переходного участка 9 завихрителя 4, имеющие уменьшающееся по ходу потока проходное сечение, часть жидкости заполняет кольцевую щель 10. При этом каждая струя как бы расплющивается и растекается по внутренней поверхности сужающегося участка 2 корпуса 1. Это предотвращает образование в камере закручивания 7 зон обратных токов, в которых обычно схлопываются кави- тационные пузырьки при возникновении кавитации. Кроме того, при истечении каждой струи из каналов 5 в расщиряющуюся по ходу потока кольцевую щель осевая составляющая скорости в ней тормозится, а окружающая, согласно закону постоянства циркуляции, возрастает, закрутка в ней превышает окружную составляющую движения жидкости в каналах 5, вследствие чего там индуцируются вихревые щнуры 11 (фиг.2).

Согласно закону постоянства циркуляции по оси каждого из вихревых щнуров 11 давление минимально, вследствие чего в их приосе- вой области возникает вскипание и кавитация жидкости. В данной форсунке за счет организации закрутки струек в открытых каналах 5 и образования вихревых шнуров 11 кавитация организована в толще закрученного потока, что предотвращает разрушение от нее элементов конструкции.

0

Далее закрученная жидкость совместно с

вихревыми шнурами 11 течек по камере закручивания в градиентном потоке с увеличивающейся по мере приближения к соплу 3 окружной составляющей скорости, что при5 водит к интенсивному диспергированию пузырьков до размеров 0,7 мкм, и истекает через сопло 3 в виде кольцевой пелены, насыщенной паровыми пузырьками. Выполнение конической иглы 6 с углом конусности, большим угла конусности сужающегося уча0 стка 2, обеспечивает пологие траектории жидкостного потока в камере 7 закручивания. При одинаковом угле конусности, а тем более при выполнении зазора между участком 2 корпуса 1 и иглой 6 сужаю5 щимся площадь проходного сечения кольца, через которое в камере 7 закручивания проходит закрученная жидкость по мере уменьшения радиуса ее вращения, уменьшается, что приводит к росту радиальной составляющей скорости и изменению крутиз0 ны траекторий потока жидкости и не обеспечивает требуемого дробления паровых пузырьков. Экспериментально установлено, что различие между углом конусности сужающегося участка 2 корпуса 1 и иглы 6 составляет 8 -

20° для различных величин конусности корпуса в диапазоне 45-120°. Меньшее значение угла 2р Приводит к сужению факела и уменьшает дисперсность распыливания, больщее значение - к увеличению времени

.j пребывания жидкости в камере 7 закручивания, что увеличивает вязкостные потери и приводит к схлопыванию части кавита- ционных пузырьков в закручиваемом потоке. Последнее разрушает поверхности иглы 6 и корпуса 1, которые покрываются следами

кавитационной эрозии.

Данная конструкция форсунки способствует образованию вихревых шнуров в закрученном потоке в камере закручивания и локализации по их осям кавитации, а также предотвращает схлопывание кавитационных

0 пузырьков в камере закручивания и измельчает их до - 0,7 мкм, что способствует интенсификации распыливания.