Способ разрушения капель и струй жидкости газовым потоком Советский патент 1980 года по МПК B05B17/00 

1

Изобретение относится к области экспериментального изучения процессов распыления жидкостей и смесеобразования и может быть использовано при определении характеристик раз- S рушения капель и струй жидкости ускоряющимися газовыми потоками.

Известен способ разрушения капель и и струй жидкости ускоряющимися газовыми потоками, включающий создание не- О прерывного газового потока в канале с переменной по потоку площадью проходного сечения и впрыск жидкости в канал. Такой способ позволяет определить основные характеристики жидкости 15 ускоряющимся газовым потоком .

Однако Нсшичие непрерывного газового потока требует для обеспечения высоких начсшьных скоростей (до 100 м/с и более) больших объемных рас- 20 ходов газа и, следовательно, высоких затрат энергии. Этот недостаток значительно усугубляется при проведении работ при высоких давлениях (несколько десятков атмосфер и более) или в 25 среде газов, имеющих большую стоимость (например, в среде гелия).

Известен и другой способ разрушения капель и струй жидкости газовым потоком, заключающийся в том, что запол-30

няют газом канал, разделяют его диафрагмой на две полости, создают повышенное давление в одной из полостей канаша, впрыскивают жидкость в одну из полостей и разрушают диафрагму. Когда диафрагму разрушают, в канале возникает поток газа, который состоит из волны разр.ежения, движущейся в полости с газом более высокого давления, и ударной волны, движущейся в полости с газом низкого давления. Эти .волны разделены областью потока постоянной скорости, которая движется В том же направлении, что и ударная волна. Ударная волна движется в покоящемся газе низкого давления с постоянной сверхзвуковой скоростью. Газ в полости низкого давления сжимается и его частицы приобретают постоянную скорость в том направлении, в котором движется ударная волна. Эта постоянная скорость может быть дозвуковой, звуковой или сверхзвуковой в зависимости от начального отношения давления соответственно в полостях высокого и низкого давления. Газовый поток, движущийся за ударной волной в полости низкого давления со скоростью, взаимодействует с каплями и струями, впрыснутыми специальным устройством, например форсункой, в эту полость, и разрушает их 2 . Однако из-за большой крутизны удар ной волны (ширина фронта ударной волны составляет 10 - 10 мм и, следовательно, существенно меньше диаметров капель и струй распыливаемой жидкости, которые применительно к техническим топкам обычно равны 1-10 мм) такой способ не позволяет исследовать характеристики распыления жидкости постепенно ускоряющимся газовым потоком, которые необходимы при изучении стационарного режима горения и проектирования технических топок. Цель изобретения - обеспечение взаимодействия жидкости с ускоряющим.ся газовым потоком. Поставленная цель достигается тем что в способе разрушения капель и струй жидкости газовым потоком, заключающемся в том, что заполняют газом канал, разделяют его диафрагмой на две полости, создают повышенное давление в одной из полостей канала, впрыскивают жидкость в одну из полос тей и разрушают диафрагму, жидкость впрыскивают в полость повышенного давления. На фиг, 1 и 2 показаны начальные и последующие условия проведения предложенного способа, на фиг, 3 и 4 - графики изменения давления и скорости. Способ осуществляется следующим образом. Канал 1 заполняют газом и разделя ют диафрагмой 2 на две полсти 3 и 4. В полости 4 давление Р,, , а в полости 3 создают повышенное давление Р, Р (фиг. 1). В полость 3 высокого давления впрыскивают жидкость 5 с помощью уст ройства 6 и затем разрушают диафрагму 2. После разрушения диафрагмы в полости 4 с газом низкого давления РО движется ударная волна, а в. полос ти 3 с газом высокого давления РО дв жется волна разрежения. Газ в полост 3 расширяется в волне разрежения (фи 2 и 3). Давление в волне разрежения падает от значения РО до значения Р Величина последнего зависит от отношения исходных давлений Р /Рд . Волна разрежения, движущаяся в покоящийся газ, будет вовлекать частички газа в движение в ту же сторону, в какую движется газ вслед за ударной волной Таким образом, после разрушения диафрагглл нестационарное движение газа в канале состоит из ударной волны и волны разрежения, движущейся в поло ти 3, разделенных областью постоянн скорости потока. Газ перед ударной волной находится в покое, между уда ной волной и волной разрежения двиется с постоянной скоростью U, а в волне разрежения ускоряется от О до корости U (фиг. 4), Волна разрежения представляет собой протяженную обасть, во много раз превышающую диаметры капель или струй распыляемой жидкости. Величину скорости и можно регулировать давлением в полостях высокого и низкого давления и легко рассчитать по существующим теоретическим соотношениям. Изменяя перепад давления между полостями высокого и низкого давления, можно в широком диапазоне изменять профиль скорости и плотности газа в полости высокого давления и, следовательно, значение числа Вебера, определяющего характер разрушения капель и струй жидкости под действием ускоряющегося газового потока. С этой целью можно изменять природу газа в полости низкого давления. Помещая капли или струи в полость высокого давления, легко проследить их отклик на газодинамическое возмущение регулируемой формы, н прибегая к профилированию внутреннего сечения устройства. Характер разрушения капель и струй жидкости ускоряклцимся газовым потоком определяется и регистрируется методом фот,ографирования через прозрачные стенки полости высокого давления. Предложенный способ разрушения капель и струй жидкости позволяет проводить исследования характеристик распыления жидкости ускорянлцимся газовым потоком при незначительном расходе газа и надежной регистрации процесса разрушения капель и струй жидкости. Формула изобретения Способ разрушения капель и струй кидкости газовым потоком, заключающийся в том, что заполняют газом канал, разделяют его диафрагмой на две полости,создают повышенное давление в одной из полостей канала, впрыскивают жидкость в одну из полостей и разрушают диафрагму, отличающийся тем, что, с целью обеспечения взаимодействия жидкости с ускЬряющимся газовым потоком, жидкость впрыскивают в полость повышенного давления. Источники информаиции, принятые во внимание при экс пертизе 1.Ударные трубы. Под ред, Х.А.Рахматуллина и С.С.Семенова,М.,Иностранная литература , 1962, с. 23-28. 2.Бузуков А,А. Разрушение капель и струй жидкости воздушной ударной волной. - Прикладная механика и техническая физика, 1963, № 2, с. 154-158 (прототип).

w

П/ /Tii