SU1240458A1

SU1240458A1 - Centrifugal injector

Info

Publication number: SU1240458A1
Application number: SU843813741A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Васильевич Андреев; Владимир Георгиевич Базаров
Original assignee: Предприятие П/Я М-5147; Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1986-06-30

Description

Изобретение относитс к технике распы- ливани жидкостей и предназначено дл рас- пыливани преимущественно перегретых, низкокип щих и теоретически разлагающихс жидкостей в химических реакторах.The invention relates to a technique for the spraying of liquids and is intended to spray predominantly overheated, low boiling and theoretically decomposing liquids in chemical reactors.

Целью изобретени вл етс увеличение ресурса и качества распылени при работе на перегретой жидкости, что достигаетс путем предотвращени схлопывани кавита- ционных пузырьков н обеспечени стабильности потока.The aim of the invention is to increase the life and quality of spraying when operating on a superheated liquid, which is achieved by preventing collapse of cavitation bubbles and ensuring flow stability.

На фиг.1 изображена центробежна форсунка , продольный разрез; на фнг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a centrifugal nozzle, a longitudinal section; On fng.2 - section aa in figure 1.

Центробежна форсунка содержит полый корпус 1 с сужающимс по ходу потока выходным участком 2 с соплом 3 и установленный в корпусе 1 щнековый завихритель 4 с наклоненными к оси форсунки каналами 5 и сужающейс к соплу иглой 6, образующей с выходным участком 2 корпуса 1 камеру закручивани 7 с канавками 8 в ее стенках. Кроме того, между завихрителем 4 и иглой 6 выполнен переходный участок 9, образующий с конусом расщир ющуюс к соплу кольцевую щель 10, а канавки 8 выполнены на переходном участке 9 с глубиной, плавно уменьщающейс по ходу потока.The centrifugal nozzle includes a hollow body 1 with an outlet section 2 with a nozzle 3 which narrows downstream and a shnelen swirler 4 installed in the housing 1 with channels 5 inclined to the nozzle axis and a needle 6 which narrows towards the nozzle and forming a twisting chamber with the output section 2 of the housing 1 grooves 8 in its walls. In addition, a transition section 9 is formed between the swirler 4 and the needle 6, forming an annular slot 10 with a cone extending to the nozzle, and the grooves 8 are made in the transition section 9 with a depth gradually decreasing along the flow.

Центробежна форсунка работает следующим образом.Centrifugal nozzle works as follows.

При подаче жидкости к завихривающим каналам 5 завихрител 4 она истекает в камеру закручивани 7 в виде затопленных струй, касательных к поверхности сужающегос участка 2 корпуса 1, образует в камере закручивани 7 полый вихрь и истекает через сопло 3 в виде тонкой кольцевой пелены, диспергирующей на капли.When fluid is fed to the swirling channels 5 of the swirler 4, it flows into the swirling chamber 7 in the form of submerged jets tangential to the surface of the tapered section 2 of the housing 1, forms a hollow vortex in the swirling chamber 7 and flows through the nozzle 3 in the form of a thin ring shroud dispersed in drops .

При прохождении жидкости через полуоткрытые завихривающие каналы 5 переходного участка 9 завихрител 4, имеющие уменьшающеес по ходу потока проходное сечение, часть жидкости заполн ет кольцевую щель 10. При этом кажда стру как бы расплющиваетс и растекаетс по внутренней поверхности сужающегос участка 2 корпуса 1. Это предотвращает образование в камере закручивани 7 зон обратных токов, в которых обычно схлопываютс кави- тационные пузырьки при возникновении кавитации . Кроме того, при истечении каждой струи из каналов 5 в расщир ющуюс по ходу потока кольцевую щель осева составл юща скорости в ней тормозитс , а окружающа , согласно закону посто нства циркул ции , возрастает, закрутка в ней превышает окружную составл ющую движени жидкости в каналах 5, вследствие чего там индуцируютс вихревые щнуры 11 (фиг.2).When the fluid passes through the half-open swirling channels 5 of the transition section 9 of the swirler 4, which has a flow section that decreases along the flow, a portion of the liquid fills the annular gap 10. At the same time, each jet is flattened out and spreads along the inner surface of the narrowing section 2 of the housing 1. This prevents the formation in the swirling chamber of 7 zones of reverse currents in which cavitation bubbles usually collapse when cavitation occurs. In addition, when each jet outflows of the channels 5 into the annular gap that extends along the stream, the axial component of the speed in it slows down, and the surrounding, according to the law of circulation constant, increases, the twist in it exceeds the circumferential component of the fluid in the channels 5 As a result, vortex wisps 11 are induced there (Fig. 2).

Согласно закону посто нства циркул ции по оси каждого из вихревых щнуров 11 давление минимально, вследствие чего в их приосе- вой области возникает вскипание и кавитаци жидкости. В данной форсунке за счет организации закрутки струек в открытых каналах 5 и образовани вихревых шнуров 11 кавитаци организована в толще закрученного потока, что предотвращает разрушение от нее элементов конструкции.According to the law of circulation constant along the axis of each of the vortex plugs 11, the pressure is minimal, as a result of which liquid boils up and cavitates in their axial region. In this nozzle, due to the organization of the twisting of the streams in the open channels 5 and the formation of vortex cords 11, cavitation is organized in the thickness of the swirling flow, which prevents the destruction of structural elements from it.

00

Далее закрученна жидкость совместно сNext, the swirling fluid together with

вихревыми шнурами 11 течек по камере закручивани в градиентном потоке с увеличивающейс по мере приближени к соплу 3 окружной составл ющей скорости, что при5 водит к интенсивному диспергированию пузырьков до размеров 0,7 мкм, и истекает через сопло 3 в виде кольцевой пелены, насыщенной паровыми пузырьками. Выполнение конической иглы 6 с углом конусности, большим угла конусности сужающегос уча0 стка 2, обеспечивает пологие траектории жидкостного потока в камере 7 закручивани . При одинаковом угле конусности, а тем более при выполнении зазора между участком 2 корпуса 1 и иглой 6 сужаю5 щимс площадь проходного сечени кольца, через которое в камере 7 закручивани проходит закрученна жидкость по мере уменьшени радиуса ее вращени , уменьшаетс , что приводит к росту радиальной составл ющей скорости и изменению крутиз0 ны траекторий потока жидкости и не обеспечивает требуемого дроблени паровых пузырьков. Экспериментально установлено , что различие между углом конусности сужающегос участка 2 корпуса 1 и иглы 6 составл ет 8 -with vortex cords 11 leakage through the swirling chamber in the gradient flow with the circumferential velocity increasing as the nozzle 3 approaches, which at 5 leads to intensive dispersion of the bubbles to the size of 0.7 microns, and expires through the nozzle 3 in the form of an annular shroud saturated with vapor bubbles . The implementation of the conical needle 6 with the angle of taper, greater than the angle of taper of the narrowing section 2, provides gentle trajectories of the liquid flow in the twisting chamber 7. At the same taper angle, and even more so when the clearance between section 2 of housing 1 and needle 6 is narrowed, the area of the ring section through which the swirling liquid passes in chamber 7 of twisting as its radius decreases, which leads to an increase in radial speed and the change in the slope of the trajectories of the fluid flow and does not provide the required fragmentation of vapor bubbles. It was established experimentally that the difference between the angle of taper of the tapered section 2 of the housing 1 and the needle 6 is 8 -

20° дл различных величин конусности корпуса в диапазоне 45-120°. Меньшее значение угла 2р Приводит к сужению факела и уменьшает дисперсность распыливани , больщее значение - к увеличению времени20 ° for various body taper values in the range of 45-120 °. Smaller angle value 2p Causes a torch to narrow and reduces dispersion of atomization, a larger value increases time.

.j пребывани жидкости в камере 7 закручивани , что увеличивает в зкостные потери и приводит к схлопыванию части кавита- ционных пузырьков в закручиваемом потоке. Последнее разрушает поверхности иглы 6 и корпуса 1, которые покрываютс следами.j stay of the fluid in the curling chamber 7, which increases the viscous loss and leads to the collapse of part of the cavitation bubbles in the curled flow. The latter destroys the surfaces of the needle 6 and the housing 1, which are covered with traces

кавитационной эрозии.cavitation erosion.

Данна конструкци форсунки способствует образованию вихревых шнуров в закрученном потоке в камере закручивани и локализации по их ос м кавитации, а также предотвращает схлопывание кавитационныхThis nozzle design contributes to the formation of vortex cords in a swirling flow in the twisting chamber and localizing them by their cavitation and also prevents the collapse of cavitation

0 пузырьков в камере закручивани и измельчает их до - 0,7 мкм, что способствует интенсификации распыливани .0 bubbles in the swirling chamber and grind them to -0.7 microns, which contributes to the intensification of atomization.

Claims

A CENTRIFUGAL NOZZLE, comprising a hollow body with a nozzle tapering in the direction of the flow of outlet sections and a screw swirl mounted in the housing with channels inclined to the nozzle axis and a needle tapering to the nozzle forming a twisting chamber with grooves in its walls, characterized in that, in order to increase the life and quality of spraying when working on superheated liquid, a transition section is made between the swirl and the needle, forming an annular gap expanding to the nozzle with the body, and the grooves are made on and a transitional section with a depth gradually decreasing along the flow.

SS a