Способ разрушения капель и струй жидкости газовым потоком

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТИИвСТВУ рл?72605 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 170179 (2т) 2721299/23-05 с присоединейием заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 231080. бюллетень HP 39

Дата опубликования описания 23.10.80 (51)М. Кл.

В 05 B 17/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 762.224 (088. 8 j (72) Авторы изобретения

А.А.Борисов, Б.Е.Гельфанд, М.Л.Драновский, И.И.Мапявин, В.П.Пикалов, С.И.Сульженко и Е.И.Тимофеев

1 ой †(7 1 ) За яв итель (54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ КАПЕЛЬ И СТРУЙ

ЖИДКОСТИ ГАЗОВЫМ ПОТОКОМ

Изобретение относится к области экспериментальнОго изучения процессов распыления жидкостей и смесеобраэования и может быть использовано при определении характеристик раз- 5 рушения капель и струй жидкости ускоряющимися газовыми потоками.

Известен способ разрушения капель и и струй жидкости ускоряющимися газовыми потоками, включающий создание не- 10 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 (1) .

Однако наличие непрерывного газового потока требует для обеспечения высоких начальных скоростей (до 100 м/с и более) больших объемных рас- 29 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 канала, впрыскивают жидкость в одну иэ полостей и разрушают диафрагму.

Когда диафрагму разрушают, в канале возникает поток газа, который состоит иэ волны разрежения, 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 B том же направлении, что и ударная волна.

Ударная волна движется в покоящемся газе низкого давления с постоянной сверхзвуковой скоростью. Гаэ 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

772605 устройством, например форсункой, в эту полость, и разрушает их (2) .

Однако из-за большой крутизны ударной волны (ширина фронта ударной волны составляет 10 э — 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 пото- о ком, которые необходимы при изучении стационарного режима горения и проектирования технических топок.

Цель изобретения — обеспечение взаимодействия жидкости с ускоряющим- l$ .ся газовым потоком.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разрушения капель и струй жидкости газовым потоком, заключающемся в том, что заполняют га- 2О зом канал, разделяют его диафрагмой на две полости, создают повышенное давление в одной из полостей канала, впрыскивают жидкость в одну из полостей 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.разделяют диафрагмой 2 на две полсти 3 и 4, З5

В полости 4 давление Р, а в полости

3 создают повышенное давление P y Р (фиг. 1).

В полость 3 высокого давления впрыскивают жидкость 5 с помощью уст- щ ройства б и затем разрушают диафрагму 2. После разрушения диафрагмы в полости 4 с газом низкого давления

Ро движется ударная волна, а в полости 3 с газом высокого давления Ро дви- жется волна разрежения. Гаэ в полости

3 расширяется в волне разрежения (фиг.

2 и 3). Давление в волне разрежения падает от значения Р до значения P.

Величина последнего зависит от отношения исходных давлений Рс,/Ро . 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 диа- 55 фрагьы нестационарное движение газа в канале состоит из ударной волны и волны разрежения, движущейся в полости 3, разделенных областью постоянной скорости потока. Газ перед ударной ц волной находится в покое, между ударной волной и волной разрежения движется с постоянной скоростью U, а в волне разрежения ускоряется от 0 до скорости и (фиг. 4). Волна разрежения представляет собой протяженную область, во много раэ 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 гаэодинамическое возмущение регулируемой формы, не прибегая к профилированию внутреннего сечения устройства. Характер разрушения капель и струй жидкости ускоряющимся газовым потоком определяется и регистрируется методом фотографирования через прозрачные стенки полости высокого давления.

Предложенный способ разрушения капель и струй жидкости позволяет проВодить исСледования характеристик распыления жидкости ускоряющимся газовым потоком при незначительном расходе газа и надежной регистрации процесса разрушения капель и струй жидкости. формула изобретения

Способ разрушения капель и струй

:<идкости 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, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения взаимодействия жидкости с ускоряющимся газовым потоком, жидкость впрыскивают в полость повышенного давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ударные трубы. Под ред. Х.A.Рахматуллина и С.С.Семенова,М.,"Иностранная литература", 19б2, с. 23-28.

2. Бузуков A.A. Разрушение капель и струй жидкости воздушной ударной волной. — Прикладная механика и

It и техническая физика, 196 3, Р 2, с. 154-158 (прототип) .

772605 бопяа фЩМЛЮСЮФУ

Удермаю

Заказ 6782/5 Тираж 810 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Е.Кригер

Редактор T.Ïîðòíàÿ Техред .Е. Гаврилешко Корректор М.Демчик