Форсунка для распыления жидкости

 

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для форсированного охлаждения изделий после прокатки или отливки на установках непрерывной разливки, а также в других отраслях техники, где требуется равномерно и быстро охлаждать поверхность изделий, покрывать большие поверхности краской, пластмассой, быстротвердеющими смесями и т.п., а также для диспергации жидкого металла. Цель изобретения - повышение эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе. Для этого форсунка снабжена установленной в центральном канале трубой, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки , сопла Лаваля размешены симметрично между лучами звездочки, а оси их параллельны оси центральной трубы. Углы при вершинах лучей звездочки выбраны в диапазоне от 5 до 60°. Для обеспечения возможности управления параметрами факела струи труба установлена с возможностью осевого перемешения. Для обеспечения возможности управления параметрами факела струи блок из сопел Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения. Диаметр критического сечения сопел Лаваля выбран в пределах 0,2-2 бо, где бо - наибольшая ширина лучей звездочки, мм. Труба может быть выдвинута относительно многосоплового блока на величину, не превышающую 25 бо, труба может быть углублена относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую Юбо. Сопла Лаваля могут быть выдвинуты относительно торца многосоплового блока на величину, не превышаюшую 25 бо. Сопла Лаваля могут быть углублены относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 50бо. Радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля, выбран равным 2...20 бо. Форсунка может быть снабжена о хватываюшей многосопловой блок наружной трубой. Наружная труба установлена с возможностью осевого перемещения и снабжена фиксатором ее положения . Наружная труба выдвинута за срез сопел Лаваля на величину от 30 до 40бо. Грани лучевых каналов звездочки могут быть выполнены плоскими. По меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки выполнена криволинейной. Каждое сопло Лаваля может быть установлено с возможностью независимого друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером. Стенки трубы могут быть перфорированными . Торец трубы может быть выполнен зубчатым. 17 з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л со 05 1чЭ сд о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1 4 В 05 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4025409/31-05 (22) 13.02. 86 (46) 30.12.87. Бюл. № 48 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устинова Д. Ф. (72) А. М. Сизов, С. И. лигач, А. П. Иванов, И. В. Величко, В. Е. Никольский и А. С. Шкраб (53) 678.056(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 632480, кл. В 22 F 9/08, 1977. (54) ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ

ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для форсированного охлаждения изделий после прокатки или отливки на установках непрерывной разливки, а также в других отраслях техники, где требуется равномерно и быстро охлаждать поверхность изделий, покрывать большие поверхности краской, пластмассой, быстротвердеющими смесями и т.п., а также для диспергации жидкого металла. Цель изобретения— повышение эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе. Для этого форсунка снабжена установленной в центральном канале трубой, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки, сопла Лаваля размещены симметрично между лучами звездочки, а оси их параллельны оси центральной трубы. Углы при вершинах лучей звездочки выбраны в диапазоне от 5 до 60 . Для обеспечения воз„„Я0„„1362502 А1 можности управления параметрами факела струи труба установлена с возможностью осевого перемещения. Для обеспечения возможности управления параметрами факела струи блок из сопел Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения. Диаметр критического сечения сопел Лаваля выбран в пределах 0,2 — 2 6о, где 6o — наибольшая ширина лучей звездочки, мм. Труба может быть выдвинута относительно многосоплового блока на величину, не превышающую 25 6о, труба может быть углублена относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 106о.

Сопла Лаваля могут быть выдвинуты относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 25 6о. Сопла

Лаваля могут быть углублены относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 506о. Радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля, выбран равным 2...20 6о. Форсунка может быть снабжена охватывающей многосопловой блок наружной трубой. Наружная труба установлена с возможностью осевого перемещения и снабжена фиксатором ее положения. Наружная труба выдвинута за срез сопел Лаваля на величину от 30 до 406о.

Грани лучевых каналов звездочки могут быть выполнены плоскими. По меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки выполнена криволинейной. Каждое сопло Лаваля может быть установлено с возможностью независимого друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером. Стенки трубы могут быть перфорированными. Торец трубы может быть выполнен зубчатым. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1362502

Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано для форсированного охлаждения изделий после прокатки или отливки на установках непрерывной разливки, а также в других отраслях техники, где требуется равномерно и быстро охлаждать поверхность изделий, покрывать большие поверхности краской, пластмассой, быстротвердеюШими смесями и т и., а также для диспергации жидкого металла.

Целью изобретения является повышение эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе.

На фиг. 1 представлена форсунка, продольный разрез по оси симметрии; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде 4-лучевой звездочки; на фиг. 3 — форсунка, продольный разрез по оси симметрии, грани лучевых каналов выполнены плос кими, на фиг. 4 — сечение Б — Б на фиг. 3.

Форсунка для распыления жидкости содержит многосопловый блок 1 из сопл Лаваля 2. Сопла Лаваля 2 равномерно размещены по окружности, центр которой совпадает с осью симметрии многосоплового блока 1. Многосопловый блок 1 имеет центральный канал 3, сообщенный с источником подачи жидкости. Дозвуковая часть сопл Лаваля 2 через ресивер 4 сообщена с источником газа. В центральном канале

3 установлена труба 5, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки 6. Сопла Лаваля 2 размещены симметрично между лучами звездочки 6, а оси их параллельны оси центральной трубы 5.

К сверхзвуковой части многосоплового блока 1 герметично соосно пристыкована наружная труба 7. Торец 8 трубы 5 и срезы сопл Лаваля 2 находятся на уровне торца

9 многосоплового блока 1. Углы при вершинах лучей звездочки 6 выбраны в диапазоне 5 — 60 . Труба 5 установлена с возможностью осевого перемещения. Блок из сопл

Лаваля 2 установлен с возможностью осевого перемещения. Диаметр di критического сечения сопл Лаваля 2 выбран в пределах 0,2 — 26, где 6o — наибольшая ширина лучей звездочки 6 в мм. Сопла Лаваля

2 установлены внутри продольных цилиндрических каналов 10. Труба 5 может быть выдвинута относительно торца 9 многосоплового блока 1 и на величину, не превышающую 25 оо. Труба 5 может быть углублена относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превьцнающую !

06о. Сопла Лаваля 2 могут быть выдвинуты относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превышающую

25 бо. Сопла Лаваля 2 могут быть углублены относительно торца 9 многосоплового блока 1 на величину, не превышающую 50

1О !

3,0

6q. Радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля 2, выбран равным

2 — 20 бо. Наружная труба 7 установлена с возможностью осевого перемещения и снаб жена фиксатором. Наружная труба 7 может быть выдвинута за срез сопл Лаваля 2 на величину 30 — 4006o. Грани лучевых каналов звездочки 6 могут быть выполнены плоскими (фиг. 4). По меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки 6 может быть выполнена криволинейной.

Каждое сопло Лаваля 2 может быть установлено с возможностью независимо друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером (фиг. 3). Стенки трубы 3 могут быть выполнены перфорированными (фиг. 3) .

Торец 8 трубы 5 может быть выполнен зубчатым (фиг. 3).

Форсунка работает следующим образом.

Жидкость через коллектор поступает в центральный канал 3 многосоплового блока

1 и в трубу 5, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки 6. Со среза торца 8 трубы жидкость истекает в виде звездчатой струи. Газ через ресивер 4 поступает в дозвуковую часть сопл Лаваля 2 и истекает со среза сопл

Лаваля 2 в виде цилиндрических сверх звуковых струй. Эти струи распространяются в стесненном пространстве, образованном боковыми поверхностями соседних лучей звездчатой стру и жидкости и внутренней поверхностью наружной трубы 7. Эжекционный эффект газовой струи способствует прилипанию жидкости к боковой поверхности струи газа. Лучи звездчатой струи жидкости, попадая между двумя струями газа, размазываются в тончайшие пленки жидкости на боковых поверхностях струй газа. Затем эти пленки дробятся струями газа, образуя жидкую фазу струи.

При истечении газа из сопл Лаваля 2 во внутреннюю полость наружной трубы 7 в результате эжекции газа из объема наружной трубы 7 давление у среза сопл Лаваля 2 падает. При выступлении торца наружной трубы 7 за срез сопл Лаваля 2 на 30 — 400 6, когда давление в ресивере 4 около 0,3 МПа, а число Маха на срезе сопл Лаваля 2 Ма=2, газовые струи истекают безотрывно от стенок сопл Лаваля 2, дорасширяясь за их срезом. Истекающая со среза трубы 5 струя жидкости из-за эжекционного эффекта ускоряется, утоняется и присоединяется к боковым поверхностям газовых струй. При этом она дробится. При увеличении давления в реси вере 4 до 0,5 МПа возникает режим течения газовых струй с автоколебанием волновой структуры с частотой около 120 Гц.

Газовые струи периодически замыкаются на внутренние стенки наружной трубы 7 и одна на другую. В моменты размыкания газовых струй звездчатая струя жидкости врывается в свободное пространство в полости наружной трубы 7. Жидкость уплот1362502

Формула изобретения няется и разгоняется из-за эжекции. Г1ри смыкании газовых струй попавшие между их боковыми поверхностями пленки жидкости дробятся. С ростом давления газа в ресивере

4 частота автоколебаний уменьшается и большая масса жидкости успевает прорваться в межструйное пространство. Относительный расход жидкости возрастает. При выдвижении наружной трубы 7 за срез сопл Лаваля 2 более чем на 120 оо эжекционный эффект возрастает, что ведет к снижению давления в ресивере 4, нужного для возникновения автоколебаний, до

0,3 МПа. При выдвижении наружной трубы

7 на 400 оо за срез сопл Лаваля 2 потребное давление немного возрастет (до 0,35 МПа).

Дальнейшее выдвижение наружной трубы 7 (более чем на 400 6o) ведет к значительному росту потребного давления.

При достижении давления в ресивере 4 около 0,6 МПа автоколебания волновой структуры газовых струй прекращаются, течение газа стабилизируется. Газовые струи смыкаются, и возникает газовый поток, движущийся по оси форсунки в обратном направлении. Для преодоления этого потока требуется значительное давление подачи диспергируемой жидкости либо выдвижение торца 8 трубы 5 за срезом сопл Лаваля 2.

При выдвижении торца 8 трубы 5 относительно среза сопл Лаваля 2 струи газа истекают в колцевой зазор между наружной поверхностью трубы 5 и внутренней поверхностью наружной трубы 7. Из-за эжекции газовые струи дорасширяются, ускоряются и замыкаются на стенки кольцевого канала, что деформирует их волновую структуру.

В зависимости от величины давления газа в ресивере 4 и выдвижения торца 8 трубы

5 относительно среза сопл Лаваля 2 возникают режим течения без замыкания на стенки копьцевого канала либо режим течения с автоколебаниями волновой структуры газовых струй, аналогичные указанным, либо режим течения с устойчивой волновой структурой. При небольших давлениях газа в ресивере 4, порядка 0,3 МПа, частота автоколебаний достигает 200 Гц.

В автоколебательном режиме происходит периодическое замыкание газовых струй на стенки кольцевого канала. Г!ри этом происходит ударное дробление жидкости, которая в момент отсоединения газовых струй от стенок кольцевого канала ворвалась в освободившееся пространство (зазор) в виде тонких пленок жидкости. С ростом давления газа в ресивере 4 частота автоколебаний уменьшается и при достижении величины порядка 0,6 МПа колебания прекращаются. Волновая структура газовых струй стабилизируется, но возвратные токи за срезом трубы 5 не появляются.

На всех режимах через перфорации в стенках трубы 3 и прорези между зубцами торца 8 трубы 5 часть жидкости

55 из внутренней полости трубы 5 попадает в кольцевой канал. Эта жидкость засасывается на боковые поверхности газовых струй, дробится и разгоняется ими. Далее она участвует в диспергации основного потока жидкости, истекающего со среза трубы 5.

Проведенные лабораторные испытания на распыление расплавленного парафина показали, что применение изобретения позволило при меньших давлениях газа в ресивере 4 и, следовательно, меньших расходах газа получить большие относительные расходы жидкости. При этом обеспечивается более высокая степень диспергации распыляемой жидкости.

1. Форсунка для распыления жидкости, содержащая многосопловой блок из сопл lаваля, равномерно размещенных по окружности, имеющий центральный канал, сообщенный с источником подачи жидкости, и ресивер, сообщенный с источником подачи газа и дозвуковой частью сопл Лаваля. отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности распыления жидкости путем увеличения относительного расхода жидкости при высокой степени дисперсности жидкой фазы в струе, форсунка снабжена установленной в центральном канале трубой, сечение выходного отверстия которой выполнено в виде звездочки, сопла

Лаваля размещены симметрично между лучами звездочки, а оси их параллельны оси центральной трубы.

2. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что углы при вершинах лучей звездочки выбраны в диапазоне от 5 до 60 .

3. Форсунка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности управления параметрами факела струи, труба установлена с возможностью осевого перемещения.

4. Форсунка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности управления параметрами факела струи, блок из сопл Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения.

5. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр критического сечения сопл

Лаваля выбран в пределах 0,2 — 2 бп, где бп — наибольшая ширина лучей звездочки в мм.

6. Форсунка по и. 1, отличающаяся тем, что труба выдвинута относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 25 6п.

7. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что труба углублена относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 10 6с.

8. Форсунка по и. 1, отличающачсч тем, что сопла Лаваля выдвинуты отно1362502

7 0

Д т Яла1

ЖыРл аслть б-6

@д 3

Фиг. З

Фиг.

Составитель В. Ляпина

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес

Заказ 5947/5 Тираж.646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сительно торца многосопловогр блока на величину, не превышаюшую 25 6о.

9. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что сопла Лаваля углублены относительно торца многосоплового блока на величину, не превышающую 50 6о.

10. Форсунка по п, 1, отличающаяся тем, что радиус окружности, на которой размещены сопла Лаваля, выбран равным

2."20 6о

11. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена охватывающей многосопловый блок наружной трубой. 12. Форсунка по пп. 1 и 10, отличающаяся тем, что наружная труба установлена с возможностью осевого перемещения и снабжена фиксатором ее положения.

13. Форсунка по пп. 1 и 10, отличающаяся тем, что наружная труба выдвинута

6 за срез сопл Лаваля на величину от 30 до 40 6о

14. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что грани лучевых каналов звездочки выполнены плоскими.

5 15. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из граней каждого лучевого канала звездочки выполнена криволинейной.

16. Форсунка по п. 1, отличающаяся

10 тем, что каждое сопло Лаваля установлено с возможностью независимого друг от друга осевого перемещения и снабжено ресивером.

17. Форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что стенки трубы выполнены перфорированными.

18. Форсунка по п. I, отличающаяся тем, что торец трубы выполнен зубчатым.