Ротационная форсунка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,983382

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

7 м г (62) Дополнительное к-авт-. свид-ву 12 929964 (S l ) M. Кд . (32) Заявлено 15. 08.79 (22) 2809158/24-06 с присоелинеииеи заявки М

F 23 О 11/Об.. 3Ъауааратаеакый квинтет

СССР (23 ) П р нор нтет (53) УДК 662. 951..2(088.8 ) Опубликовано 23. 12. 82. Бюллетень,йе 47 ао далем нзабретений н аткрытий

Дата опубликования описания 23. 12.82

1 т

В.Г. Базаров, Г.А. Смага, А.В. Кузьмин, М.ф. Дрига:.". :-:

Н. Т. Рудык и Н. Е. Петраков (Всесоюзный научно-исследовательский и проектнф-* - ", конструкторский институт атомного энергетического г °, машиностроения и Московский ордена Ленина и орцена" Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) РОТАЦИОННАЯ ФОРСУНКА

Изобретение относится к устройствам для распыления жидкостей, в частности к топливным форсункам для подачи вязких жидких топлив.

По основному авт. св. If 929964 известна форсунка, содержащая насадок s с установленным на оси ротационным распылителем в виде стакана, образующего с выходным участком насадка кольцевой конфузорный канал для подачи первичного воздуха, на внешней поверх- -а ности стакана вблизи его выходной кромки и на внутренней .поверхности насадка выполнены выступы, образующие каналы, перекрываемые выступами стакана при его вращении ll ).

Такое выполнение Форсунки обеспечивает повышение качества распыливанйя, однако не позволяет получить равномерного распределения капель по зо.20 не смесеобразования и требует существенных затрат энергии газа для возбуждения достаточно интенсивных колебаний давления.

Целью изобретения является повышение дисперсности и равномерности распыливания.

Поставленная цель-достигается тем, что внутренняя полость распыливающего стакана выполнена в виде четвертьволнового акустического резонатора, а образованный насадком и стаканом кольцевой канал -: в виде проточного резонатора Гельмгольца, причем произведение отношений объема кольцевого канала к объему внутренней. полости распыливающего стакана, длины выполненных на внешней поверхности стакана выступов к длине его внутренней полости и диаметра кромки распыливающего стакана к высоте выступов составляет 0,5- 1,0.

На фиг. 1 представлена предложенная форсунка, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения в распылителе ряда выступов стакана снаружи выступов насадка. форсунка -содержит корпус.1 с насадком 2, установленным в нем с возмож98338

2 а ностью осевого перемещения и фиксации, и размещенный в корпусе 1 полый вал 3 с распылителем топлива в виде стакана 4, образующего с выходным участком насадка 2 кольцевой конфузорный канал

5 для подачи первичного воздуха. Ста кан 4 закреплен на валу 3 с помощью питателя 6, имеющего каналы 7 для подачи топлива во внутреннюю полость стакана 4., 1Е

На внешней поверхности стакана 4 вблизи его выходной кромки выполнены выступы 8, а на внутренней поверхности насадка 2 выступы 9, образующие каналы 10, перекрываемые выступами 8 стакана 4 при вращении последнего. .Внутренняя полость распыливающего стакана 4 выполнена в виде четвертьвол- нового акустического резонатора, а образованный насадком 2 и стаканом 4 кольцевой канал 5 — в виде проточного резонатора Гельмгольца, причем произведение отношений объема кольцевого канала 5 к объему внутренней полости распыливающего стакана 4, длины выполненных на внешней поверхности стакана 4 выступов 8 к длине его внут-! ренней полости и диаметра кромки распыливающего стакана 4 к высоте выступов составляет 0,5-1,0. зе

При вращении вала 3 и подачи через канал 7 топлива, оно растекается по внутренней поверхности стакана 4 под действием центробежных сил, истекает в виде тонкой жидкостной пелены cего выходной кромки. При подаче через канал 5 сжатого воздуха он истекает из насадка 2 через каналы 10, периодически перекрываемые выступамй 8 и 9 при вращении стакана 4 и распыливает жидко кую @елену. Генерируемые выступами 8 и 9 колебания воздушного потока при вращении стакана 4 вызывают образование в его внутренней полости акустической стоячей волны, пучность скорости которой расположена у кромки ста43 кана. Одновременно в канале 5 возбуждаются колебания давления, резонансные к колебаниям скорости у кромок.

Это приводит к образованию градиентных колебательных течений воздуха,об- о текающих кромку стакана 4 и деформирующих истекающую с нее жидкостную пелену. Это приводит к повышению равномерности распределения образующихся при распаде жидкостной пелены капель по радиусу факела распыливания.

В целом, при той же затрате кинематической энергии воздушного потока. такая форсунка обеспечивает в 20-30 раз большую амплитуду акустических колебаний, что интенсифицирует распыливание и тепломассоперенос в зоне горения.

Для обеспечения достаточной добротности внутренней полости распыливающего стакана как четвертьволнового акустического резонатора угол конусности его стенок не должен превышать 35 Из условий качественного распыливания и равномерного распределения жидкости по окружности угол конусности стакана должен быть не менее

12 . При выполнении этих условий вокруг кромки стакана 4 образуется возвратно-поступательное течение воздуха, диспергирующее истекающую с нее жидкостную пелену и образующее последовательность тороидальных вихревых колец, зарученных в противоположные стороны. Эти кольца приводят к интенсификации тепломассообмена между распыленным топливом и горячими продуктами сгорания из зоны обратных токов, расположенных по оси горелки.

Различие в плотности и составе газа на периферии области тороидальных вихрей и центральной области приводит к тому, что по длине факела образуются кольцевые зоны переменного состава, отличающегося от стехиометрического, в которых в поле создаваемых горелкой акустических колебаний происходит предварительное неполное сгорание жидкого топлива в воздухе. Продукты неполного сгорания, смешиваясь со вторичным воздухом, догорают в нем, обеспечивая требуемую полноту cropaния. В то же время, пониженный температурный уровень и восстановительная атмосфера зоны основного тепловыделения (в области тороидальных вихрей) препятствует образованию окислов азота

Таким образом, такая форсунка организует двухстадийное сжигание топлива, в котором за счет организации в зоне смесеобразования и горения тороидальных вихрей с противоположной за-. круткой смежных вихрей обеспечивается повышение скоростей процессов тепломассопереноса, лимитирующих горение, и подвод к продуктам неполного сгорания дополнительного окислителя.

Выполнение внутренней полости распыливающего стакана в виде акустического четвертьволнового резонатора, а кольцевого воздушного канала образо983382 6

Формула изобретения ванного насадком и стаканом — в виде проточного резонатора Гельмгольца, обеспечивает использование энергии акустических колебаний, возбуждаемых выступами 8 и 9 не только для интен- 5 сификации распыливания и горения жид-. ких капель, но и для создания в зоне горения чередующихся тороидальных вих" рей, образующих области переменной концентрации. 1Ю

Таким образом, предложенная форсунка реализует способ сжигания жидкого топлива, состоящий в том, что его распыливают .в виде конической пелены капель в спутном потоке воздуха, приво- 1 дят егоs осесимметричное колебательное движение и образуют им в зоне горения систему перемещающихся в осевом направлении тороидальных вихрей, смежные из которых имеют противоположную 2О закрутку.

Такая организация горения обеспечивает одновременное достижение как полноты сгорания, так и уменьшение загрязнения окружающей среды токсич- < 25 ными окислами азота.

Ротационная Форсунка по авт. св.

И 929964, отличающаяся тем, что, с целью повышения дисперсности и равномерности распыливания, внутренняя полость распыливающего стакана -выполнена в виде четвертьволнового акустического резонатора, а образованный насадком и стаканом кольцевой канал †в виде проточного резонатора Гельмгольца, причем-произведеwe отношений объема кольцевого канала к объему внутренней полости распыливающего стакана, длины выполненных на внешней поверхности стакана выступов к длине его внутренней полости и диаметра кромки распылйвающего стака" на к высоте выступов составляет 0,51,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 929964, кл. F 23 D 11/06, 1977.

983382 TМ8. 2

Составитель Т. Неверова

Техред C.Èèãóíoâà Корректор Л. Бокшан

Редактор Г. Ус

Заказ 9879/42

Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

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