Генератор льдообразующего аэрозоля

 

Использование: в области метеорологии для активных воздействий на атмосферные процессы. Сущность изобретения: газожидкостная форсунка генератора расположена перед донышком камеры сгорания и защищена теплоотражающим экраном. Газовый канал форсунки выполнен в виде сужающейся кольцевой щели, выводящей газ за пределы форсунки за счет того, что кромки жидкостного канала выступают наружу за кромки газового канала либо расположены с ним заподлицо. Имеется возможность регулирования скорости истечения газа и расходов жидкости и газа независимо друг от друга. 2 з. п. ф-лы| 3 ил.

„„5U„„1794404 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 А 01 6 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР к (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОMУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4801086/15 . процессы. Сущность изобретения; газожид(22) 02,01.90 костная форсунка генератора расположена (46).15,02,93, Бюл. N- 6 .. перед донышком камеры сгорания и защи(71) Днепропетровский сельскохозяйствен- щена теплоотражающим экраном. Газовый ный институт . канал форсунки выполнен в виде сужаю(72) Г. А. Карпушин, Я. А. Кумченко и И. Е. щейся кольцевой щели, выводящей газ эа

Рыжков . пределы форсунки за счет того, что кромки (56) Патент Австрии t+ 334672, кл. А 01 G жидкостного канала выступают наружу за

15/00; 1978. . : . кромки газового канала либо расположены (54) ГЕНЕРАТОР ЛЬДООБРАЗУЮЩЕГО с ним заподлицо. Имеется возможность ре АЭРОЗОЛЯ гулирования скорости истечения газа и рас(57) Использование: в области метеорологии ходов жидкости и газа независимо друг от для активных воздействий на атмосферные . друга. 2 э. и. ф-лы, 3 ил.

Ъг

Изобретение относится к технике, пред- льдообразующего вещества иэ-за выхода из ( назначенной для активных воздействий на камеры сгорания недогоревших крупных каатмосферные процессы, а именно, к техни- пель раствора, а расположение форсунок в ческим средствам получения льдообразую- камере сгорания не обеспечивает их надежщего вещества для воздействия на облака и . ного охлаждения и приводит к перегреву, д туманы и может быть использовано в.систе- . при котором происходит выпаривание расме гидрометеорологической службы, в ави-, творителя еще в канале форсунки и эабиваацииисельскомхоэяйстведля рассеивания ние канала активным веществом, что туманов и регулирования осадков в задан- снижает надежность работы тенераторов. ных районах.. Известен генератор, содержащий раз- 4 "

Известны генераторы, которые состоят мещенные в корпусе емкости с раствором С) иэемкостейс растворомактивноговещест- льдообразующего вещества, баллоны с го- фь ва, баллонов с горючим газом, форсунки, . рючим газом, соединенные магистралями с рвсомяяющей раствор активного вещества, гааожидкостной форсункой и имеющий уст- )кв камеры сгорания, газовых и жидкостных ма- ройство зажигания. гистралей для подачи раствора и газа.в ка- Газожидкостная форсунка размещена в меру сгорания. камере сгорания и имеет коаксиальнорасВ указанных генераторах используются: положенные расходные каналы жидкости и жидкостные форсунки. давления, располо- газа. Жидкостный канал расположен по оси женные непосредственно в камере сгора- форсунки. Газопроводящий канал имеет ния. Такие форсунки дают грубый, кольцевой участок с регулируемым проходкрупнодисперсный распыл раствора, при- ным сечением. образованный сажающимиводят к неэффективному использованию ся к выходу внутренней конической i794404 поверхностью колпачка форсунки, а участок газопроводящего канала на выходе имеет нерегулируемое постоянное поперечное сечение.

В этом генераторе расходная часть форсунки размещена непосредственно в камере сгорания, что снижает эффективность использования льдообразующего вещества, так как может привести к перегреву форсунки за счет лучистого теплового потока от пламени и передачи тепла от нагретых элементов камеры сгорания, к которым крепится форсунка, Перегрев форсунки способствует выпариванию или вскипанию растворителя в жидкостном канале форсунки, при этом образуются кристаллы льдообразующего вещества, которые перекрывают жидкостную магистраль, что приводит к нерасчетному режиму работы генератора, либо к полному перекрытию жидкостного канала, а это сни>кает надежность работй генератора и эффективность использования л ьдообрэзующето вещества.

Целью изобретения является повышение эффективности использования льдооб- разующего вещества;

3ro достигается тем, что в генераторе льдообразующего аэрозоля, содержащем соединенные жидкостными и газовйми Магистралями емкость для льдообрэзующего вещества и баллой для горючего газа, форсунку и камеру сгорания, форсунка расположена перед дном камеры сгорания и между ними установлен теплоотражающий экран, При этом теплоотражающий экран может быть выполнен в виде металлическОй пластйны с отверстием, диаметр которого определяется соотношением б =2 f (S + 1.) - tg а + К), где d — диаметр отверстия„

S — толщина пластины, м;

L — расстояние от корпуса форсунки до экрана, м, а- половина угла при вершине конуса распыла;

К вЂ” коэффициент, равный 0,001-0,005.

Кроме rory, выходной газовый канал форсунки выполнен в виде кольцевой щели, . образованной коническими поверхностями колпачка и корпуса форсунки, при этом наружйая кромка жидкостного канала корпуса форсунки выступает наружу за кромку.колпачки или установлена зэподлицо с ней.

Расположение форсунки перед дном камеры сгорания позволяет снизить ее тепловой режим при работе генератора за счет удаления ее от наиболее высокотемпературr ной зоны пламени и нагретых конструктивных элементов, образующих камеру сгорания, а также улучшить процесс горения за счет эжектирования дополнительного коли5 чества первичного воздуха газожидкостной струей. Ввод газожидкостной струи через отверстие в донышке камеры сгорания способствует также стабилизации горения горючей смеси вследствие внезапного расширения потока за входным отверстием в камеру сгорания, что приводит к торможению потока горючей смеси и снижает-вероятность уноса фронта пламени из обьема камеры сгорания, а также образует

"5 зойу обратных токов продуктов сгорания в области стыка донышка и цилиндрического участка камеры сгорания. Однако, через отверстие для ввода гэзожидкостной струи в камеру сгорания часть лучистого часть лучи20 стого теплового потока от высокотемпературной зоны пламени воздействует на корпус форсунки, повышая ее температуру, т. к. диаметр отверстия в донышке камеры сгорания должен превышать диаметр кону25 са распыла в месте входа газожидкостной струи в камеру сгорания, Для защиты фор" сунки от лучистого теплового потока из ка .:меры сгорания между донышком камеры сгорания и форсункой устанавливается тепЗ0 лоотражающий экран; лри этом для прохода газожидкостной струи необходимо отверстие, диаметр которого тем меньше, чем ближе экран расположен к форсунке, Целессюбразно устанавливать экран на минимальном расстоянии от форсунки, но обязательно с зазором, который необходим для йсключения теплового контакта между ними. При этом размер отверстия в экране соизмерим с размером выходной газовой

40 щели и практически все тело форсунки находится в тепловой тени.

Выполнение теплоотражающего экрана из металлической пластины с отверстием, диаметр которого определяется по формуле

d=2j(S+L) ада+ К), где d — диаметр отверстия, м; S — толщина пластины, м, L — расстояние от корпуса фор50 сункй до экрана, м; а — половина угла при вершине конуса распыла; К=0,001-005 — коэффициент, и установленной так, чтобы оси отверстия и расходных каналов форсунки совладали, позволяет снизить тепловой поток на форсунку от высокотемпературной збны пламени и нагретых конструкций, а также предотвратить выдувэние фронта пламени из камеры сгорания, т, к. препятстеуег прямому входу воздуха с высокой ско1794404

20

50

55 ростью в камеру сгорания через отверстие для ввода газожидкостной струи при порывах ветра.

Выполнение выходного газового канала форсунки в виде кольцевой щели, образованной коническими, сужающимися к выходу поверхностями колпачка и корпуса форсунки, способствует тому, что газовая струя имеет максимальную скорость на выходе из газового канала, что снижает гидравлические потери по длине газового тракта форсунки, и направлена под углом к струе жидкости, за счет чего достигается более интенсивное дробление жидкостной струи на капли;

То, что наружные к выходу кромки жидкостного канала корпуса форсунки выступают наружу за кромки колпачка либо в крайнем случае установлены заподлицо с ними, позволяет исключить возможность попадания раствора льдообразующего вещества на стенки газового тракта, где, в . противном случае, происходит выпаривание растворителя и отложение на стенках кристаллов, что нарушает, геометрию канала и может в дальнейшем привести к полному перекрытию его кристаллами и выходу генеpampa из строя.

На фиг. 1 изображена пневмогидравлическая схема генератора; на фиг. 2 — выходная часть газожидкостной форсунки, разрез; на фиг. 3 — пример установки теплоотражающего экрана, Генератор содержит емкость 1 с раствором льдоабразующего вещества, баллон 2, имеющий запорный вентиль и заполненный горючим газом, газожидкостную форсунку

3, камеру сгорания 4, образованную донышком 5 с отверстием, цилиндрической стенкой 6 с отверстиями для ввода воздуха и конфузором 7, устройство зажигания 8, теплоотражающий экран 9, газовую магистраль

10. соединяющую баллон 2 с газовым трактом форсунки 3 и имеющую редукционный клапан 11, запорное устройство 12 и регулируемый дроссель 13, газовую магистраль 14, соединяющую магистраль 10 с газовой подушкой емкости 1, предохранительный клапан 15, жидкостную магистраль 16, соединяющую емкость 1 с жидкостным трактом форсунки 3 и имеющую регулируемый дроссель 17 и запорное устройство 18.

Выходная часть форсунки (фиг. 2) имеет корпус 19 с жидкостным каналом 20 для подачи раствора льдообразующего вещества. Корпус заканчивается конической, сужающейся к выходу поверхностью 21, которая .совместно с сужающейся к выходу поверхностью 22 колпачка 23 образует выходной газовый канал 24 в виде кольцевой щели.

Колпачок .23 центрируется и крепится (не показано) относительно корпуса 19 так, что кромки 25 корпуса 19 форсунки выступают наружу за кромки 26 колпачка 23 либо в крайнем случае находятся с ними заподлицо.

Теплоотражающий экран 9 (фиг. 3), выполненный из металлической пластины с отверстием, устанавливается между донышком 5 камеры сгорания 4 и форсункой

3 с зазором так, чтобы оси отверстия экрана и расходных каналов форсунки совпадали.

В исходном положении при подготовке генератора к работе запорный вентиль баллона 2 открыт, редукционный клапан 11 нагружен до давления наддува емкости 1, дроссели 13 и 17 отрегулированы на требуемый расход газа и жидкости, запорные устройства 12 и 18 закрыты, предохранительный клапан 15 настроен на давление, превышающее расчетное давление наддува емкости 1 на 5 — 10;ь.

При включении генератора открываются запорные устройства 12 и 18, раствор и газ подаются в форсунку 3 по магистралям

10 и 16 соответственно. Из форсунки раствор выходит через жидкостный канал 20, а гэз через газовый канал 24, при этом раствор и газ выводятся за пределы форсунки каждый раздельно. После выхода из форсунки раствор распыливается горючим газом с образованием двухфазного потока, который проходит через отверстие в экране

9, увлекает за собой воздух и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая через отверстие в донышке 5 попадает в камеру сгорания 4, где воспламеняется устройством зажигания 8, В пламени происходит испарение льдообразующего вещества, пары которого после выхода из камеры сгорания конденсируются в атмосфере с образованием мелкодисперсного аэрозоля.

B процессе работы теплоотражающий экран 9 защищает форсунку 3 от лучистого теплового потока из камеры сгорания 4 и препятствует прямому входу воздуха в камеру сгорания через отверстие в донышке

5при порыве ветра,что предотвращаетунос фронта пламени из объема камерь сгорания. Выключение генератора осуществляется закрытием зэпорных устройств 12 и 18.

При необходимости изменения режима работы генератора изменяют настройку дросселей 13 и 17, нагрузку редукционного клапана t1, а также перемещением колпачка 23 вдоль корпуса 19 форсунки в пределах допустимого расположения кромок 25 и 26 устанавливают площадь проходного сечения на выходе из газового канала 24 в соот1794404 ветствии с требуемой скоростью и массой расходуемого газа, Предлагаемая конструкция генератора льдообразующего аэрозоля по сравнению с прототипом обеспечивает более эффективное использование льдообразующего вещества эа счет того, что раствор подается в камеру сгорания в виде двухфазной смеси с более однородным и мелким распылом, т, к, имеется возможность изменять количество и скорость подачи раствора и газа независимо друг от друга. Это приводит к более равномерному и полному выпариванию льдообразующего вещества, а также увеличивает тепловую мощность в камере сгорания, что затрудняет гашение пламени порывами ветра.

Вывод раствора и газа из форсунки по различным каналам предотвращает отложение кристаллов льдообразующего вещества на стенках газового канала, что сохраняет неизменным его геометрию и обеспечивает работу генератора в расчетном режиме с максимальным выходом ядер кристаллизации с грамма вещества, Наличие теплоотражающего экрана защищает форсунку от перегрева и, как следФормула изобретения

1. Генератор льдообразующего аэрозоля, содержащий соединенные жидкостными и газовыми магистралями емкость для льдообразующего вещества и баллон для горючего газа, форсунку и камеру сгорания, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности использования льдообразующего вещества, форсунка расположена перед дном камеры сгорания и между ними установлен теплоотражающий экран.

2. Генератор поп. 1,отличаю щийс я тем, что теплоотражающий экран выполнен в виде металлической пластины с отверстием, диаметр d которого определяется соотношением ствие, от вскипания растворителя в жидкостном канале, что предотвращает нарушение расчетного режима работы генератора вследствие забивания жидкостного канала

5 отложениями льдообраэующего вещества.

Кроме того, теплоотражающий экран препятствует прямому входу воздушной струи в камеру сгорания при порывах ветра.и гашению пламени за счет выдувания его из обь10 ема камеры сгорания, Испытания конструкции генератора, выполненного по схеме прототипа, показали, что через 30 — 40 мин после его включения начинаются пульсации давления в жидкост15 ном тракте из-за вскипания растворителя в форсунке, при этом раствор начинает подаваться в камеру сгорания с перерывами, а через час, полтора его подача прекращается. Осмотр показал, что жидкостный. тракт

20 форсунки забит, а температура форсунки превышает 50 С при температуре воздуха

{-17) С. Кроме того, обнаружены кристаллы льдообразующего вещества на стенках газового тракта.

25 При испытаниях генератора предлагаемой конструкции отказов в его работе не наблюдалось. б=2((5+() gaga +K), где S — толщина пластины, м; — расстояние от корпуса форсунки до экрана,м; а — половина угла при вершине конуса распыла;

K=0,001 — 0,005. коэффициент, 3. Генератор пои. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что выходной газовый канал форсун-. ки выполнен в виде кольцевой щели, образованной коническими поверхностями колпачка и корпуса форсунки, при этом наружная кромка жидкостного канала корпуса форсунки выступает наружу за кромку колпачка или установлена заподлицо с ней. l794404 б

1794404

Составитель Г КаРпушин . Н Слободяник

Техред М.Моргентал Корректор

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 380 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретенилм и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская йаб., 4/5

I,