[go: up one dir, main page]

RU2799259C1 - Nozzle for spraying viscous liquids - Google Patents

Nozzle for spraying viscous liquids Download PDF

Info

Publication number
RU2799259C1
RU2799259C1 RU2022131291A RU2022131291A RU2799259C1 RU 2799259 C1 RU2799259 C1 RU 2799259C1 RU 2022131291 A RU2022131291 A RU 2022131291A RU 2022131291 A RU2022131291 A RU 2022131291A RU 2799259 C1 RU2799259 C1 RU 2799259C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
cover
channel
cylindrical element
fuel
Prior art date
Application number
RU2022131291A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Сергеевич Волков
Илья Валерьевич Забелин
Павел Александрович Стрижак
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2799259C1 publication Critical patent/RU2799259C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: liquid atomization technique.
SUBSTANCE: invention relates to injectors with direct injection of liquid fuel into the combustion space in a drip state, and can be used in various areas of production activity, in engine building, chemical and food industries, in fuel-burning units. The nozzle for spraying viscous liquids comprises a housing, which is formed by two cylinders of different outer diameters so that the end of the cylinder of smaller diameter is attached to it through the central hole in the plugged end of the cylinder of larger outer diameter, and the inner diameter of the cylinders is the same. The outer end of the cylinder of larger diameter is provided with a cover. An elongated cylindrical element is coaxially inserted into the housing, close to its inner walls, inside which a fuel channel is made. One end of the elongated cylindrical element protrudes outward from the housing and serves to supply pressurized fuel. In the middle part, the elongated cylindrical element is made with a protrusion, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the housing. The other end of the elongated cylindrical element, located inside the cylinder of a larger outer diameter, is made with a protrusion in the form of an elongated ellipsoid of revolution truncated on both sides, the outer end of which is cut inwards, forming a rounded edge. Between the outer surfaces of the elongated cylindrical element and the inner surfaces of the housing, a cavity is formed, which is connected through the first fitting on the side wall of the housing to a container filled with a primary atomizer under pressure. The protruding part of the housing in the form of a cylinder of larger outer diameter is made solid with an inner annular coaxial channel, which is connected to a container filled with a secondary spray under pressure by a second fitting in the side part of the housing. In the housing cover, opposite the rounded edge of the end of the elongated cylindrical element, a hole is made in the form of a truncated cone, the radius of which on the outer surface of the cover is less than the radius on the inner surface of the cover by an amount equal to the thickness of the cover, with the formation of an annular gap between the rounded edge of the elongated element and the housing cover for exit outside of the primary atomizer. Along the circumference of the cover, at an equal distance between themselves and from the centre of the fuel channel, n holes are made, each of which is connected to the annular coaxial channel by its channel parallel to the axis of the fuel channel.
EFFECT: expanding the range of technical tools for spraying viscous liquids.
1 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике распыления жидкости, например, жидкого топлив, а именно к форсункам с непосредственным впрыскиванием жидкого топлива в пространство сгорания в капельном состоянии и может быть использовано в различных направлениях производственной деятельности, в двигателестроении, химической и пищевой отраслях, в топливосжигающих агрегатах.The invention relates to the technique of spraying a liquid, for example, liquid fuels, namely to nozzles with direct injection of liquid fuel into the combustion space in a drip state and can be used in various areas of production, in engine building, chemical and food industries, in fuel-burning units.

Известна форсунка для распыливания вязких жидкостей [RU 2253802 C1, МПК F23D11/12 (2000.01), опубл. 10.06.2005], содержащая корпус с центральным топливным каналом и коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя, подключенными к камере смешения, часть которой выполнена конической формы. Кольцевой ряд аксиальных каналов первичного распылителя и кольцевой ряд каналов вторичного распылителя подключены на входе к коаксиальному кольцевому каналу подачи распылителя, а на выходе соответственно к соплам первичного распылителя и соплам вторичного распылителя. По окружности на выходе конической части камеры выполнены сопла третичного распылителя, при этом сопла третичного распылителя установлены под углом δ≥15° относительно вертикальной оси форсунки и под углом φ≥15° относительно ее плоскости.Known nozzle for spraying viscous liquids [EN 2253802 C1, IPC F23D11/12 (2000.01), publ. 06/10/2005], containing a housing with a central fuel channel and a coaxial annular sprayer supply channel connected to a mixing chamber, part of which is made of a conical shape. The annular row of axial channels of the primary atomizer and the annular row of channels of the secondary atomizer are connected at the inlet to the coaxial annular atomizer supply channel, and at the outlet, respectively, to the nozzles of the primary atomizer and the nozzles of the secondary atomizer. Around the circumference at the outlet of the conical part of the chamber, nozzles of the tertiary atomizer are made, while the nozzles of the tertiary atomizer are installed at an angle δ≥15° relative to the vertical axis of the nozzle and at an angle φ≥15° relative to its plane.

Недостатками известной форсунки являются неудовлетворительная дисперсность распыла (~200 мкм), а также большой угол раскрытия факела (до 160°).The disadvantages of the known nozzle are unsatisfactory dispersion of the spray (~200 μm), as well as a large opening angle of the torch (up to 160°).

Известна форсунка для распыливания вязких жидкостей [RU 2039910 C1, МПК F23D11/10 (1995.01), опубл.: 20.07.1995], содержащая корпус с центральным топливным каналом и коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя, подключенными к камере смешения, а также радиальные сопла первичного распылителя и сопла вторичного распылителя, сообщающие кольцевой канал с камерой смешения. В корпусе выполнен кольцевой ряд аксиальных каналов, подключенных на входе к камере смешения, а на выходе - к радиальным соплам первичного распылителя, продольные оси которых расположены на расстоянии от выходного среза топливного канала, превышающем их диаметр в 1,5-3,0 раза. Выходные срезы указанных радиальных сопл расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 4-6 раз. Сопла вторичного распылителя выполнены аксиальными и смещены в окружном направлении относительно аксиальных каналов, при этом их продольные оси расположены от оси корпуса на расстоянии, превышающем их диаметр в 1,5-3,0 раза.Known nozzle for spraying viscous liquids [RU 2039910 C1, IPC F23D11/10 (1995.01), publ.: 07/20/1995], containing a housing with a central fuel channel and a coaxial annular spray supply channel connected to the mixing chamber, as well as radial nozzles of the primary atomizer and nozzles of the secondary atomizer communicating the annular channel with the mixing chamber. The housing has an annular row of axial channels connected at the inlet to the mixing chamber, and at the outlet - to the radial nozzles of the primary atomizer, the longitudinal axes of which are located at a distance from the outlet section of the fuel channel, exceeding their diameter by 1.5-3.0 times. The outlet sections of said radial nozzles are located from the axis of the housing at a distance exceeding their diameter by 4-6 times. Nozzles of the secondary atomizer are axial and displaced in the circumferential direction relative to the axial channels, while their longitudinal axes are located from the body axis at a distance exceeding their diameter by 1.5-3.0 times.

Недостатками известной форсунки являются неудовлетворительная дисперсность распыла (~200 мкм).The disadvantages of the known nozzle are unsatisfactory dispersion of the spray (~200 μm).

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств для распыления вязких жидкостей.The technical result of the invention is the expansion of the arsenal of technical means for spraying viscous liquids.

Предложенная форсунка для распыления вязких жидкостей, также как в прототипе, содержит корпус с коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя и центральный топливный канал.The proposed nozzle for spraying viscous liquids, as well as in the prototype, contains a housing with a coaxial annular sprayer supply channel and a central fuel channel.

Согласно изобретению, корпус форсунки образован двумя цилиндрами разных внешних диаметров так, что торец цилиндра меньшего диаметра через центральное отверстие в заглушенном торце цилиндра большего внешнего диаметра присоединен к нему, причем внутренний диаметр цилиндров одинаков. Внешний торец цилиндра большего диаметра снабжен крышкой. В корпус, вплотную к его внутренним стенкам, коаксиально вставлен удлиненный цилиндрический элемент, внутри которого выполнен топливный канал. Один конец удлиненного цилиндрического элемента выступает наружу из корпуса и служит для подачи топлива под давлением. В средней части удлиненный цилиндрический элемент выполнен с выступом, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса. Другой конец удлиненного цилиндрического элемента, расположенный внутри цилиндра большего внешнего диаметра, выполнен с выступом в виде усеченного с двух сторон вытянутого эллипсоида вращения, внешний торец которого срезан внутрь, образуя закругленный край. Между внешними поверхностями удлиненного цилиндрического элемента и внутренними поверхностями корпуса образована полость, которая через первый штуцер на боковой стенке корпуса соединена с емкостью, наполненной первичным распылителем под давлением. Выступающая часть корпуса в виде цилиндра большего внешнего диаметра, выполнена сплошной с внутренним кольцевым коаксиальным каналом, который вторым штуцером в боковой части корпуса соединен с емкостью, наполненной вторичным распылителем под давлением. В крышке корпуса напротив закругленного края торца удлиненного цилиндрического элемента выполнено отверстие в виде усеченного конуса, радиус которого на внешней поверхности крышки меньше радиуса на внутренней поверхности крышки на величину, равную толщине крышки, с образованием кольцевого зазора между закругленным краем удлиненного элемента и крышкой корпуса для выхода наружу первичного распылителя. По окружности крышки, на равном расстоянии между собой и от центра топливного канала, выполнено n отверстий, каждое из которых соединено с кольцевым коаксиальным каналом своим канальцем, параллельным оси топливного канала.According to the invention, the nozzle body is formed by two cylinders of different outer diameters so that the end of the cylinder of a smaller diameter is attached to it through a central hole in the plugged end of the cylinder of a larger outer diameter, and the inner diameter of the cylinders is the same. The outer end of the cylinder of larger diameter is provided with a cover. An elongated cylindrical element is coaxially inserted into the housing, close to its inner walls, inside which a fuel channel is made. One end of the elongated cylindrical element protrudes outward from the housing and serves to supply pressurized fuel. In the middle part, the elongated cylindrical element is made with a protrusion, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the housing. The other end of the elongated cylindrical element, located inside the cylinder of a larger outer diameter, is made with a protrusion in the form of an elongated ellipsoid of revolution truncated on both sides, the outer end of which is cut inward , forming a rounded edge. Between the outer surfaces of the elongated cylindrical element and the inner surfaces of the housing, a cavity is formed, which is connected through the first fitting on the side wall of the housing to a container filled with a primary atomizer under pressure. The protruding part of the housing in the form of a cylinder of a larger outer diameter is made solid with an inner annular coaxial channel, which is connected to a container filled with a secondary spray under pressure by a second fitting in the side part of the housing. In the housing cover, opposite the rounded edge of the end of the elongated cylindrical element, a hole is made in the form of a truncated cone, the radius of which on the outer surface of the cover is less than the radius on the inner surface of the cover by an amount equal to the thickness of the cover, with the formation of an annular gap between the rounded edge of the elongated element and the housing cover for exit outside of the primary atomizer. Along the circumference of the cover, at an equal distance between themselves and from the center of the fuel channel, n holes are made, each of which is connected to the annular coaxial channel by its channel parallel to the axis of the fuel channel.

За счет деления потока распылителя на два (первичный и вторичный) осуществляется поэтапное дробление выходящего из топливного канала потока топлива, чем достигается максимальное взаимодействие топлива и распылителя, обеспечивающее его качественный распыл, приближая его к монодисперсному мелкому состоянию. Дополнительно достигается увеличение скорости движения капель топлива, а также снижение значений углов раскрытия струи и ее отклонения от первоначальной траектории.By dividing the atomizer flow into two (primary and secondary), a phased crushing of the fuel flow exiting the fuel channel is carried out, which achieves the maximum interaction between the fuel and the atomizer, which ensures its high-quality atomization, bringing it closer to a monodisperse fine state. Additionally, an increase in the speed of movement of fuel droplets is achieved, as well as a decrease in the values of the jet opening angles and its deviation from the original trajectory.

Увеличение объемной доли мелких капель в потоке обеспечивает более быстрое зажигание капель топлива в камерах сгорания, так как известно, что чем меньше размер капли, тем меньше значение времени задержки зажигания [V. Salomatov, G. Kuznetsov, S. Syrodoy, N. Gutareva, Effect of high-temperature gas flow on ignition of the water-coal fuel particles, Combust. Flame. 203 (2019) 375-385].An increase in the volume fraction of small droplets in the flow provides faster ignition of fuel droplets in the combustion chambers, since it is known that the smaller the droplet size, the shorter the ignition delay time [V. Salomatov, G. Kuznetsov, S. Syrodoy, N. Gutareva, Effect of high-temperature gas flow on ignition of the water-coal fuel particles, Combust. flame. 203 (2019) 375-385].

Увеличение скорости движения капель обеспечивает более быстрое заполнение камеры сгорания распыленным топливом.Increasing the speed of droplets provides faster filling of the combustion chamber with atomized fuel.

Уменьшение угла раскрытия струи необходимо при использовании предтопков для предварительного нагрева капель перед их подачей в основную камеру сгорания. Если предтопок представляет собой цилиндрический протяженный канал, то большой угол раскрытия струи приводит к оседанию большой части капель на его стенках. Уменьшение угла отклонения струи от первоначальной траектории обеспечивает прогнозируемое распыление, так как при большом значении угла отклонения часть капель, вследствие изменения своей траектории, будет оседать в нижней части.Reducing the jet opening angle is necessary when using pre-furnaces for preliminary heating of droplets before they are fed into the main combustion chamber . If the pre-furnace is a cylindrical extended channel, then a large jet opening angle leads to the settling of a large part of the drops on its walls. Reducing the jet deviation angle from the original trajectory provides predictable spraying, since with a large deflection angle, some of the droplets, due to a change in their trajectory, will settle in the lower part.

На фиг. 1 показан внешний вид форсунки для распыления вязких жидкостей.In FIG. 1 shows the appearance of a nozzle for spraying viscous liquids.

На фиг. 2 представлен продольный разрез форсунки для распыления вязких жидкостей А-А, вид сбоку и поперечный разрез В-В.In FIG. 2 shows a longitudinal section of a nozzle for spraying viscous liquids A-A, a side view and a cross section B-B.

На фиг. 3 приведена схема распыления вязкой жидкости.In FIG. 3 shows a diagram of spraying a viscous liquid.

В таблице 1 (см. графическую часть) приведены результаты распыления вязкой жидкости - водоугольного топлива.Table 1 (see the graphic part) shows the results of spraying a viscous liquid - water-coal fuel.

Форсунка содержит корпус, образованный двумя цилиндрами разных внешних диаметров так, что торец цилиндра меньшего диаметра 1 (фиг. 1) через центральное отверстие в заглушенном торце цилиндра большего внешнего диаметра 2 присоединен к нему. Внутренний диаметр цилиндров 1 и 2 одинаков. Внешний торец цилиндра большего диаметра 2 снабжен крышкой 3.The nozzle contains a housing formed by two cylinders of different outer diameters so that the end of the cylinder of smaller diameter 1 (Fig. 1) through the central hole in the plugged end of the cylinder of larger outer diameter 2 is attached to it. The inner diameter of cylinders 1 and 2 is the same. The outer end of the cylinder of larger diameter 2 is provided with a cover 3.

В корпус, вплотную к его внутренним стенкам, коаксиально вставлен удлиненный цилиндрический элемент (фиг. 2), внутри которого выполнен топливный канал 4. Один конец удлиненного цилиндрического элемента выступает наружу из корпуса и служит для подачи топлива под давлением. В средней части удлиненный цилиндрический элемент выполнен с выступом, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру цилиндров 1 и 2. Другой конец удлиненного цилиндрического элемента, расположенный внутри цилиндра большего внешнего диаметра 2, выполнен с выступом в виде усеченного с двух сторон вытянутого эллипсоида вращения 6, внешний торец которого срезан внутрь, образуя закругленный край.An elongated cylindrical element (Fig. 2) is coaxially inserted into the housing, close to its inner walls, inside which a fuel channel 4 is made. One end of the elongated cylindrical element protrudes out of the housing and serves to supply fuel under pressure. In the middle part, the elongated cylindrical element is made with a ledge, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of cylinders 1 and 2. the end of which is cut inward , forming a rounded edge.

Между внешними поверхностями удлиненного цилиндрического элемента и внутренними поверхностями корпуса образована полость 7, которая через первый штуцер 8 на боковой стенке корпуса соединена с емкостью, наполненной первичным распылителем под давлением, например, воздухом.Between the outer surfaces of the elongated cylindrical element and the inner surfaces of the housing, a cavity 7 is formed, which is connected through the first fitting 8 on the side wall of the housing to a container filled with a primary atomizer under pressure, for example, air.

В крышке 3 корпуса, напротив закругленного края торца удлиненного цилиндрического элемента, выполнено отверстие 9 так, что образован кольцевой зазор между закругленным краем удлиненного элемента и крышкой 3 корпуса для выхода наружу первичного распылителя.In the cover 3 of the body, opposite the rounded edge of the end of the elongated cylindrical element, a hole 9 is made so that an annular gap is formed between the rounded edge of the elongated element and the cover 3 of the body for the primary atomizer to go outside.

Отверстие 9 в крышке корпуса выполнено в виде усеченного конуса так что его радиус на внешней поверхности крышки 3, меньше его радиуса на внутренней поверхности крышки 3 на величину, равную толщине крышки 3.Hole 9 in the housing cover is made in the form of a truncated cone so that its radius on the outer surface of the cover 3 is less than its radius on the inner surface of the cover 3 by an amount equal to the thickness of the cover 3.

Выступающая часть корпуса в виде цилиндра большего внешнего диаметра, выполнена сплошной с внутренним кольцевым коаксиальным каналом 10, который вторым штуцером 11 в боковой части корпуса соединен с емкостью, наполненной вторичным распылителем под давлением. В качестве вторичного распылителя может быть использован воздух.The protruding part of the body in the form of a cylinder of a larger outer diameter is made solid with an internal annular coaxial channel 10, which is connected to a container filled with a secondary spray under pressure by a second fitting 11 in the side of the body. Air can be used as a secondary atomizer.

В крышке 3 по окружности, на равном расстоянии между собой и от центра топливного канала 4 напротив кольцевого коаксиального канала 10 выполнено n отверстий 12, каждое из которых соединено с кольцевым коаксиальным каналом 10 своим канальцем 13, выполненным параллельно оси топливного канала 4. Количество отверстий 12 выполняют исходя из значений требуемого массового расхода вторичного распылителя, например, четыре, как представлено на фиг. 1.In the cover 3 around the circumference, at an equal distance between themselves and from the center of the fuel channel 4, opposite the annular coaxial channel 10, n holes 12 are made, each of which is connected to the annular coaxial channel 10 by its channel 13, made parallel to the axis of the fuel channel 4. Number of holes 12 performed based on the values of the required mass flow rate of the secondary atomizer, for example, four, as shown in Fig. 1.

Форсунка работает следующим образом. По центральному топливному каналу 2 подают вязкое топливо, например, водоугольное топливо, с массовым расходом в диапазоне 100-500 кг/ч. Первичный распылитель, например, воздух, подают из штуцера 8 первичного распылителя с массовым расходом 35-70 кг/ч одновременно с подачей вторичного распылителя, например, воздуха, из штуцера 11 вторичного распылителя с расходом 20-50 кг/ч. При этом поток распылителя, истекающий из отверстия 9, создает нагнетание распылителя, что приводит к первичному дроблению выходящей из топливного канала 4 струи топлива на капли. Образовавшийся в результате первичного дробления капельный поток на расстоянии около 80-100 мм от крышки 3 форсунки подвергается вторичному дроблению за счет взаимодействия со струями вторичного распылителя, выходящими из отверстий 12. В результате такого взаимодействия крупные (более 100 мкм) капли дробятся на более мелкие, скорость движения капель увеличивается. Дополнительно за счет воздействия на распыленный поток топлива группой струй вторичного распылителя, выходящих из отверстий 12, уменьшается угол отклонения струи от первоначальной траектории - поток стабилизируется, а также снижается угол раскрытия струи.The nozzle works as follows. A viscous fuel, such as coal-water fuel, is supplied through the central fuel channel 2 with a mass flow rate in the range of 100-500 kg/h. The primary atomizer, for example, air, is supplied from the nozzle 8 of the primary atomizer with a mass flow rate of 35-70 kg/h simultaneously with the supply of the secondary atomizer, for example, air, from the nozzle 11 of the secondary atomizer with a flow rate of 20-50 kg/h. In this case, the flow of the atomizer, flowing out of the hole 9, creates a discharge of the atomizer, which leads to the primary crushing of the fuel jet leaving the fuel channel 4 into drops. The droplet flow formed as a result of primary crushing at a distance of about 80-100 mm from the cover 3 of the nozzle is subjected to secondary crushing due to interaction with the jets of the secondary atomizer emerging from holes 12. As a result of this interaction, large (more than 100 microns) drops are crushed into smaller ones, droplet speed increases. Additionally, due to the impact on the atomized fuel flow by a group of jets of the secondary atomizer emerging from the holes 12, the angle of deviation of the jet from the original trajectory decreases - the flow is stabilized, and the opening angle of the jet is also reduced.

Для численной оценки значений характеристик распыления (объемная доля мелких капель, скорости движения капель, угол раскрытия струи, угол отклонения струи от первоначальной траектории) проведен цикл экспериментов. Эксперименты выполняли для случаев, когда вторичный распылитель не использовали, а также при его использовании (подаче воздуха). В качестве жидкости для распыления использовали 3 состава водоугольных топлив. Первый состав представлял собой смесь водопроводной воды и отхода углеобогащения - фильтр-кека угля марки Д (массовая концентрация каждого компонента составляла 50%). Второй состав представлял собой смесь водопроводной воды, отхода углеобогащения - фильтр-кека угля марки Д и рапсового масла (массовая концентрация компонентов составляла 45:50:5%). Третий состав представлял собой смесь водопроводной воды, отхода углеобогащения - фильтр-кека угля марки Д и опилок (массовая концентрация компонентов составляла 50:45:5%). Водоугольное топливо подавали через топливный канал 4 с массовым расходом 140 кг/ч. Воздух, как первичный и вторичный распылители, подавали через первый 8 и второй 11 штуцеры по гибким шлангам, подключенным к выходам ресиверов воздушных компрессоров «PATRIOT EURO 24/240» (тип - поршневой масляный; рабочее давление - 0.1-0.8 МПа; объем ресивера - 24 л). Для регистрации характеристик распыления использовали систему видеорегистрации, которая включала в себя: прожектор «Multiled PT-V9 GS Vitec» (количество светодиодов - 24; световой поток - 7700 Лм; мощность - 84 Вт, угол рассеивания - 30°); высокоскоростную видеокамеру «Phantom MIRO M310» (разрешение 1280×800 пикселей; частота съемки - 3200 кадров в секунду; время экспозиции - 1 мкс; разрядность изображения - 12 бит); набор объективов: «SIGMA 50 mm 1:2.8D MACRO EX» (фокусное расстояние - 50 мм, относительное отверстие - 2.8); «Nikon Micro-Nikkor 200mm f/4D ED-IF A» (фокусное расстояние - 200 мм, относительное отверстие - 4). Одновременно с подачей водоугольного топлива, с помощью персонального компьютера, запускали видеорегистрацию процесса распыления топлива, используя высокоскоростную видеокамеру, и производили подсветку области вокруг капель водоугольного топлива, используя светодиодный прожектор, установленный напротив видеокамеры. Полученные видеоизображения передавали в персональный компьютер, где выполнялась их обработка, в ходе которой определялись характеристики распыления. Использовали программное обеспечение: «Phantom Camera Control» и «ActualFlow». Обработка данных осуществлялась по аналогии с описанной в [G.V. Kuznetsov, P.A. Strizhak, T.R. Valiullin, R.S. Volkov, Atomization behavior of composite liquid fuels based on typical coal processing wastes, Fuel Process. Technol. 225 (2022) 107037].A series of experiments was carried out to numerically estimate the values of spray characteristics (volume fraction of small droplets, droplet velocity, jet opening angle, jet deviation angle from the initial trajectory). Experiments were performed for cases when the secondary atomizer was not used, as well as when it was used (air supply). 3 compositions of water-coal fuels were used as a spray liquid. The first composition was a mixture of tap water and coal enrichment waste - coal filter cake grade D (mass concentration of each component was 50%). The second composition was a mixture of tap water, waste coal preparation - coal filter cake grade D and rapeseed oil (the mass concentration of the components was 45:50:5%). The third composition was a mixture of tap water, waste coal preparation - coal filter cake grade D and sawdust (the mass concentration of the components was 50:45:5%). Water-coal fuel was supplied through the fuel channel 4 with a mass flow rate of 140 kg/h. Air, as primary and secondary atomizers, was supplied through the first 8 and second 11 fittings through flexible hoses connected to the outlets of the receivers of the PATRIOT EURO 24/240 air compressors (type - piston oil; operating pressure - 0.1-0.8 MPa; receiver volume - 24 l). To register the spraying characteristics, a video recording system was used, which included: a Multiled PT-V9 GS Vitec searchlight (number of LEDs - 24; luminous flux - 7700 Lm; power - 84 W, scattering angle - 30°); high-speed video camera "Phantom MIRO M310" (resolution 1280 × 800 pixels; shooting frequency - 3200 frames per second; exposure time - 1 μs; image resolution - 12 bits); set of lenses: "SIGMA 50 mm 1: 2.8D MACRO EX" (focal length - 50 mm, relative aperture - 2.8); "Nikon Micro-Nikkor 200mm f / 4D ED-IF A" (focal length - 200 mm, relative aperture - 4). Simultaneously with the supply of coal-water fuel, a video recording of the fuel atomization process was started using a personal computer, using a high-speed video camera, and the area around the water-coal fuel droplets was illuminated using an LED spotlight installed opposite the video camera. The resulting video images were transferred to a personal computer, where they were processed, during which the spray characteristics were determined. Software used: "Phantom Camera Control" and "ActualFlow". Data processing was carried out by analogy with that described in [G.V. Kuznetsov, P.A. Strizhak, T.R. Valiullin, R.S. Volkov, Atomization behavior of composite liquid fuels based on typical coal processing wastes, Fuel Process. Technol. 225 (2022) 107037].

В таблице 1 приведены значения установленных по результатам экспериментов характеристик распыления водоугольного топлива. Результаты исследований характеристик распыления водоугольного топлива (объемная доля мелких капель, скорости движения капель, угол раскрытия струи, угол отклонения струи от первоначальной траектории), полученные с помощью метода высокоскоростной видеорегистрации, позволяют осуществить сравнительный анализ характеристик распыления водоугольного топлива без использования, а также при использовании вторичного распылителя. Так видно, что использование форсунки с вторичным распылителем приводит к увеличению объемной доли мелких капель в потоке, увеличению скорости движения капель, уменьшению угла отклонения струи от первоначальной траектории, а также угла раскрытия струи.Table 1 shows the values of the characteristics of water-coal fuel spraying established by the results of experiments. The results of studies of the characteristics of the atomization of water-coal fuel (the volume fraction of small drops, the velocity of the drops, the angle of the jet opening, the angle of deviation of the jet from the original trajectory), obtained using the method of high-speed video recording, make it possible to carry out a comparative analysis of the characteristics of the atomization of water-coal fuel without using, as well as when using secondary atomizer. So it can be seen that the use of a nozzle with a secondary atomizer leads to an increase in the volume fraction of small droplets in the flow, an increase in the speed of the droplets, a decrease in the angle of deviation of the jet from the original trajectory, as well as the angle of opening of the jet.

Claims (1)

Форсунка для распыления вязких жидкостей, содержащая корпус с коаксиальным кольцевым каналом подачи распылителя и центральный топливный канал, отличающаяся тем, что корпус образован двумя цилиндрами разных внешних диаметров так, что торец цилиндра меньшего диаметра через центральное отверстие в заглушенном торце цилиндра большего внешнего диаметра присоединен к нему, причем внутренний диаметр цилиндров одинаков, а внешний торец цилиндра большего диаметра снабжен крышкой, при этом в корпус, вплотную к его внутренним стенкам, коаксиально вставлен удлиненный цилиндрический элемент, внутри которого выполнен топливный канал, причем один конец удлиненного цилиндрического элемента выступает наружу из корпуса и служит для подачи топлива под давлением, в средней части удлиненный цилиндрический элемент выполнен с выступом, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, а другой конец удлиненного цилиндрического элемента, расположенный внутри цилиндра большего внешнего диаметра, выполнен с выступом в виде усеченного с двух сторон вытянутого эллипсоида вращения, внешний торец которого срезан внутрь, образуя закругленный край, между внешними поверхностями удлинённого цилиндрического элемента и внутренними поверхностями корпуса образована полость, которая через первый штуцер на боковой стенке корпуса соединена с емкостью, наполненной первичным распылителем под давлением, выступающая часть корпуса в виде цилиндра большего внешнего диаметра, выполнена сплошной с внутренним кольцевым коаксиальным каналом, который вторым штуцером в боковой части корпуса соединен с емкостью, наполненной вторичным распылителем под давлением, в крышке корпуса, напротив закругленного края торца удлиненного цилиндрического элемента, выполнено отверстие в виде усеченного конуса, радиус которого на внешней поверхности крышки меньше радиуса на внутренней поверхности крышки на величину, равную толщине крышки, с образованием кольцевого зазора между закругленным краем удлиненного элемента и крышкой корпуса для выхода наружу первичного распылителя, по окружности крышки, на равном расстоянии между собой и от центра топливного канала, выполнено n отверстий, каждое из которых соединено с кольцевым коаксиальным каналом своим канальцем, параллельным оси топливного канала.Nozzle for atomizing viscous liquids, comprising a body with a coaxial annular atomizer supply channel and a central fuel channel, characterized in that the body is formed by two cylinders of different outer diameters so that the end of the cylinder of a smaller diameter is attached to it through a central hole in the plugged end of the cylinder of a larger outer diameter , moreover, the inner diameter of the cylinders is the same, and the outer end of the cylinder of a larger diameter is provided with a cover, while an elongated cylindrical element is coaxially inserted into the housing, close to its inner walls, inside which a fuel channel is made, and one end of the elongated cylindrical element protrudes out of the housing and serves to supply fuel under pressure, in the middle part the elongated cylindrical element is made with a protrusion, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the body, and the other end of the elongated cylindrical element, located inside the cylinder of a larger outer diameter, is made with a protrusion in the form of an elongated ellipsoid truncated on both sides rotation, the outer end of which is cut inward , forming a rounded edge, between the outer surfaces of the elongated cylindrical element and the inner surfaces of the housing, a cavity is formed, which is connected through the first fitting on the side wall of the housing to a container filled with a primary pressure atomizer, the protruding part of the housing in the form of a larger cylinder external diameter, is made solid with an inner annular coaxial channel, which is connected by a second fitting in the side part of the housing to a container filled with a secondary spray under pressure; the outer surface of the cover is less than the radius on the inner surface of the cover by an amount equal to the thickness of the cover, with the formation of an annular gap between the rounded edge of the elongated element and the housing cover for the primary atomizer to go out, around the circumference of the cover, at an equal distance between themselves and from the center of the fuel channel, made n holes, each of which is connected to the annular coaxial channel by its channel parallel to the axis of the fuel channel.
RU2022131291A 2022-12-01 Nozzle for spraying viscous liquids RU2799259C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2799259C1 true RU2799259C1 (en) 2023-07-04

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU355450A1 (en) *
SU568790A1 (en) * 1974-10-09 1977-08-15 Burminskij Eduard P Pneumatic nozzle
RU2039910C1 (en) * 1992-07-09 1995-07-20 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Nozzle for spraying viscose liquid
UA93605C2 (en) * 2009-07-21 2011-02-25 Общество C Ограниченной Ответственностью "Производственная Группа "Техинсервис" Nozzle for atomization of water-coal fuel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU355450A1 (en) *
SU568790A1 (en) * 1974-10-09 1977-08-15 Burminskij Eduard P Pneumatic nozzle
RU2039910C1 (en) * 1992-07-09 1995-07-20 Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" Nozzle for spraying viscose liquid
UA93605C2 (en) * 2009-07-21 2011-02-25 Общество C Ограниченной Ответственностью "Производственная Группа "Техинсервис" Nozzle for atomization of water-coal fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2353854C2 (en) Mechanical atomiser
CA1164507A (en) Mixing nozzle
EP3341132B1 (en) Nozzles and methods of mixing fluid flows
CN1211703A (en) Combined pressure atomizing nozzle
US2259011A (en) Atomizer for liquid fuels
RU2799259C1 (en) Nozzle for spraying viscous liquids
CN1519056A (en) Double-fluid nozzle
JPH0550646B2 (en)
US3747860A (en) Atomizer for liquid fuel
WO2000058014A1 (en) Liquid sprayer using atomising gas mixed with the liquid in a swirl chamber
RU2346756C1 (en) Compressed air atomiser
CN202581309U (en) Atomizing nozzle
Shafaee et al. Effect of flow conditions on spray cone angle of a two-fluid atomizer
RU2085272C1 (en) Device for dispersion of gas into liquid
EP0128805A2 (en) Twin fluid atomizer
RU2132480C1 (en) Diesel engine nozzle spray tip
CN102721053A (en) Atomizing nozzle
RU2690802C1 (en) Method of producing a stream of droplets with controlled disperse composition
CN1282777A (en) Atomizing nozzle for feeding raw material in catalytic cracking
RU2390386C1 (en) Pneumatic nozzle
EP0111793A2 (en) Method and apparatus for atomizing slurry-type fuel
CN220249982U (en) Medium atomizing oil gun
RU2253802C1 (en) Nozzle for spraying viscous liquids
RU2147074C1 (en) Carburetor jet
JPS63226513A (en) atomizer