RU2424U1 - PNEUMATIC INJECTOR - Google Patents

Abstract

1. Пневматическая форсунка внутреннего смешения с закруткой газа, содержащая корпус, трубопровод для подвода жидкости, вкладыш с винтовой направляющей и полость смешения, отличающаяся тем, что вкладыш выполнен в виде круговой лопаточной решетки с каналами для прохода газа, а полость смешения в виде кольцевой камеры, размеры которой определяются из соотношенийгде h, h, h- высота кольцевой камеры для наружного радиуса R, промежуточного радиуса R и внутреннего радиуса R, при этом размеры и расположение каналов круговой решетки для прохода газа определяются следующими соотношениями:где а - ширина канала;G- расход газа;S- плотность газа;C- скорость газа на выходе из каналов, достаточная для дробления капель до заданного размера Д;n - число каналов круговой решетки;h- высота кольцевой камеры на наружном радиусе R;α - угол наклона каналов круговой решетки к плоскости ее выходного сечения;h- высота кольцевой камеры при внутреннем радиусе R;G- расход капель,где S, S- плотности капель и газа;С- коэффициент аэродинамического сопротивления капель жидкости.2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая камера на боковых поверхностях имеет кольцевые выступы.1. Pneumatic nozzle for internal mixing with a swirl of gas, comprising a housing, a pipeline for supplying liquid, an insert with a screw guide and a mixing cavity, characterized in that the insert is made in the form of a circular blade grille with channels for gas passage, and the mixing cavity in the form of an annular chamber , the dimensions of which are determined from the relations where h, h, h is the height of the annular chamber for the outer radius R, the intermediate radius R and the inner radius R, while the dimensions and arrangement of the channels of the circular grating for gas passage about are defined by the following relationships: where a is the width of the channel; G is the gas flow rate; S is the gas density; C is the gas velocity at the outlet of the channels, sufficient to crush the droplets to a given size D; n is the number of channels of the circular lattice; h is the height of the annular chamber at the outer radius R; α is the angle of inclination of the channels of the circular lattice to the plane of its output section; h is the height of the annular chamber at the inner radius R; G is the flow rate of drops, where S, S are the density of the drops and gas; C is the aerodynamic drag coefficient of the liquid drops .2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the annular chamber on the lateral surfaces has annular protrusions.

Description

-УJW/7(P(J3-JJW / 7 (P (J3

Пневматическая форсункаPneumatic nozzle

Предлагаемая полезная модель относится к области распылителей жидкости, применяемых в различных отраслях техники и может быть использована для распиливания различного вида жидкостей, в том числе, вязких и содержащих значительное количество растворенных и взвешенных веществ.The proposed utility model relates to the field of liquid atomizers used in various branches of technology and can be used for sawing various types of liquids, including viscous and containing a significant amount of dissolved and suspended solids.

Известна пневматическая форсунка высокого давления для распиливания жидкостей с повышенной вязкостью и содержанием растворенных и взвешенных веществ, содержащая каналы для подвода жидкости и гааа, кольцевую щель, образованную конусом и дефлектором и окно для подачи вторичного воздуха (см., например, Пажи Д.Г., Гадустов B.C. Распылители жидкостей - М., Химия, 1979, стр.154-156, рисЛУЛЗа).Known pneumatic high-pressure nozzle for sawing liquids with high viscosity and the content of dissolved and suspended solids, containing channels for supplying liquid and gaaa, an annular gap formed by a cone and deflector and a window for supplying secondary air (see, for example, Pavel D.G. , Gadustov BC Liquid Sprays - M., Chemistry, 1979, pp. 154-156, riceLULZa).

В этой форсунке первоначально организуется течение жидкости в виде пленки на поверхности конуса, а затем дробление ее струями газа. Недостатком указанной форсунки является недостаточно хороший распыл вязких жидкостей из-за одноступенчатого процесса дробления. Такие форсунки даяьнобойны, т.к. после процесса дробления поток газа о каплями обладает большой кинетической энергией и уменьшить ее, например, с помощью диффузора практически трудно. Кроме того, форсунки подвержены засорению подводящих каналов и образованию нагара на поверхностях.In this nozzle, the liquid flow is initially organized in the form of a film on the surface of the cone, and then crushing it by jets of gas. The disadvantage of this nozzle is not a good spray of viscous liquids due to a single-stage crushing process. Such nozzles are Day-Slaughter, because after the crushing process, the gas flow of droplets has a large kinetic energy and it is practically difficult to reduce it, for example, using a diffuser. In addition, nozzles are prone to clogging of the supply channels and the formation of soot on surfaces.

Известна также пневматическая форсунка внутреннего смешения с закруткой газа, содержащая корпус, каналы для подвода жидкости. По оси корпуса форсунки смонтирована вставка, снабженная наружной винтовой направляющей для закрутки газа, поступающего в полость смешения (см., например, Пажи Д.Г., Гаяустов B.C. Распылители жидкостей -Id., Химия, 1979, етр.149-150, рисЛУ.б)Also known is a pneumatic nozzle for internal mixing with swirling gas, comprising a housing and channels for supplying liquid. An insert is mounted along the axis of the nozzle body, equipped with an external screw guide for swirling the gas entering the mixing cavity (see, for example, Pazhi D.G., Gayaustov BC Liquid Sprays -Id., Chemistry, 1979, etr.149-150, fig. .b)

Жидкость по каналу и далее через сопло в винтовой вставке подается в полость смешения, где образует пленку на внутренней поверхности, которая вытекает из сопла и дробится вращающимися потоком газа.The fluid through the channel and then through the nozzle in the screw insert is fed into the mixing cavity, where it forms a film on the inner surface, which flows out of the nozzle and is crushed by a rotating gas stream.

МКИ КЗДОЛОMKI KZDOLO

жидкости из-за невозможности воздействия на капли, образующиеся после дробления пленки, ухудшение распила по этой же причине в увеличением вязкости жидкости. Винтовая направляющая для закрутки газа предназначена только для равномерного распределения пленки по окружности форсунки. Высокая дальнобойность форсунки вследствии сравнительно больших скоростей газа в сопле, необходимых для обеспечения требуемого распила. Подверженность засорению из-за относительно малых размеров сопла в винтовой вставке для подачи жидкости в полость смешения.liquid due to the impossibility of influencing the droplets formed after crushing the film, the deterioration of cut for the same reason in increasing the viscosity of the liquid. The screw guide for swirling gas is intended only for uniform distribution of the film around the circumference of the nozzle. The high range of the nozzle due to the relatively high gas velocities in the nozzle necessary to ensure the required cut. Exposure to clogging due to the relatively small size of the nozzle in the screw insert for supplying fluid to the mixing cavity.

Целью полезной модели является улучшение распила пневматической форсунки высокого давления и повышение ее эксплуатационных качеств путем снижения опасности засорения каналов.The purpose of the utility model is to improve the cutting of a high-pressure pneumatic nozzle and increase its performance by reducing the risk of clogging of channels.

Указанная цель достигаются тем, что в пневматической форсунке внутреннего смешения с закруткой газа, содержащей корпус, трубопровод для подвода жидкости, вкладыш с винтовой направляющей и подсеть смешения, вкладыш выполнен в виде круговой лопаточной решетки с каналами для прохода газа, а полость смешения в виде кольцевой камеры, размерыThis goal is achieved by the fact that in a pneumatic nozzle of internal mixing with a gas swirl containing a housing, a pipeline for supplying liquid, a liner with a screw guide and a mixing subnet, the liner is made in the form of a circular spatula lattice with channels for gas passage, and the mixing cavity in the form of an annular cameras sizes

которой определяются из соотношенийwhich are determined from the relations

/ ; А, -Я-я/; A-II

у at

где /ц-Г - высота кольцевой камеры для наружного радиуса RJwhere / c-G is the height of the annular chamber for the outer radius RJ

промежуточного радиуог&и внутреннего радиуса Kgt при этом размеры и расположение каналов круговой решетки для проходаintermediate radius og and internal radius Kgt with the dimensions and arrangement of the channels of the circular grating for passage

газа определяются следующим, соотношениемgas are determined by the following relation

ЈгЈг

/ /:уf,,,,fe +бг) Г&Г - ,.&. . ,/ /: уf ,,,, fe + бг) Г & Г -,. &. . ,

л -&Ј(. С Ь - у i х, ЫЪА fyfMhil - & Ј (. С b - у i х, ЛЬА fyfMhi

ЈiЈi

fca,fca

. -J/&M . -J / & M

Сг - скорость газа на выходе из каналов, достаточная для дробления капель до заданного размера Дк; п - число каналов круговой решетки ; fii - высота кольцевой камеры на наружном радиусе RJ ; - угол наклона каналов круговой решетки к плоскости ее выходного сечения;Cg is the gas velocity at the outlet of the channels, sufficient to crush the droplets to a given size Dk; p is the number of channels of a circular lattice; fii is the height of the annular chamber on the outer radius RJ; - the angle of inclination of the channels of the circular lattice to the plane of its output section;

/L - высота кольцевой камеры при внутреннем радиусе Eg; fe - расход капель;/ L is the height of the annular chamber with an internal radius Eg; fe is the drop rate;

, 4&, 4&

А --, У г- A -, U g-

J S ч, С иJ S h, C and

где ЛД- плотности капель и газа;where LD is the density of drops and gas;

С - коэффициент аэродинамического сопротивления капель жидкости.C is the aerodynamic drag coefficient of liquid droplets.

При этом, кольцевая камера на боковых поверхностях имеет кольцевые выступы.In this case, the annular chamber on the lateral surfaces has annular protrusions.

Предлагаемое решение позволит получить необходимый распил капель с большей гарантией, чем в известных пневматических форсунках Это связано с организацией центробежных сил за счет вращения потока газа в кольцевой камере. Капли, имеющие размер, больший заданного диаметра Дк, центробежными силами будут отброшены к круговой решетке, где процесс дробления жидкости повторяется. При принятых размерах камеры и каналов решетки из форсунки могут выйти только капли меньшего размера, чем Дк, Кроме того, снижается уровень скоростей газа и капель на выходе из форсунки, в результате чего уменьшается такой нежелательный фактор их работы как дальнобойность факела форсунки. Таким образом, улучшается распил форсунки и повышаются ее эксплуатационные качества путем снижения опасности засорения каналов.The proposed solution will allow you to get the necessary cut drops with a greater guarantee than in the known pneumatic nozzles. This is due to the organization of centrifugal forces due to the rotation of the gas flow in the annular chamber. Drops having a size larger than a given diameter Dk will be discarded by centrifugal forces to a circular lattice, where the process of liquid crushing is repeated. With the accepted dimensions of the chamber and the channels of the grating, only droplets of a smaller size than DK can escape from the nozzle.In addition, the level of gas velocities and drops at the outlet of the nozzle decreases, as a result of which such an undesirable factor of their operation as the range of the nozzle flame decreases. Thus, the nozzle cutting is improved and its performance is improved by reducing the risk of clogging of the channels.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.Х схематически изображена пневматическая форсунка ; на фиг.2- сечение А- А на фир.1.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where Fig. X schematically shows a pneumatic nozzle; figure 2 is a section aa at the company.

вую камеру 5, выходное отверстие 6, отверстия 7 для прохода жидкости в кольцевую камеру 5. Кольцевая камера 5 на боковых поверхностях имеет кольцевые выступы 8,vyu camera 5, the outlet 6, openings 7 for the passage of fluid into the annular chamber 5. The annular chamber 5 on the side surfaces has annular protrusions 8,

Форсунка работает следующим образом.The nozzle works as follows.

Поток сжатого газа поступает в корпус I форсунки и через каналы 4 круговой решетки 3 вытекает в кольцевую камеру 5, Скорости истече ния газа из каналов 4 достаточно велики (примерно равны скорости звука).The stream of compressed gas enters the nozzle body I and flows through the channels 4 of the circular grill 3 into the annular chamber 5. The gas outflow rates from the channels 4 are quite high (approximately equal to the speed of sound).

Жидкость по трубопроводу Z и через отверстия 7, расположенные непосредственно за круговой решеткой 3 поступает в кольцевую камеру 5. Скорость подачи жидкости относительно невелика 2-10 м/с. В кольцевой камере 5 происходит первоначальное дробление поступающей жидкости,которая отбрасывается центробежными силами потока газа к выходным кромкам круговой решетки 3, Данные капли, по результатам расчетов по разработанной специальной программе, из-за своих больших размеров при первоначальном дроблении полностью сепарируют на выходные кромки круговой решетки 3. Образующаяся при этом на лопатках решетки пленка стекает с них и дробится потоком газа до заданных размеров Дк. В кольцевой камере 5 происходит разгон этих капель и, далее, вращение по спирали к выходному отверстию 6.The fluid through the pipeline Z and through the holes 7 located directly behind the circular grill 3 enters the annular chamber 5. The fluid flow rate is relatively low 2-10 m / s. In the annular chamber 5, the initial crushing of the incoming liquid occurs, which is discarded by the centrifugal forces of the gas flow to the output edges of the circular grating 3. 3. The film formed at the same time on the blades of the lattice drains from them and is crushed by the gas flow to the specified sizes Dk. In the annular chamber 5, these droplets accelerate and, further, rotate in a spiral to the outlet 6.

После того, как капля достигла выходного сечения кольцевой камеры 5 она попадает в поток с осевой скоростью газа и выносится через выходное отверстие 6 форсунки наружу. Размеры выходного отверстия 6 или, соответственно, радиус выходного сечения кольцевой камеры 5 определяются приведенным выше выражением. Если капля имела размер,больший Дк, то она вновь перемещается от центра к периферии вращающегося потока, сепарирует на лопатки круговой решетки 3 и снова повторяет описанный выше процесс.After the drop has reached the outlet section of the annular chamber 5, it enters the stream with the axial velocity of the gas and is carried out through the outlet 6 of the nozzle. The dimensions of the outlet 6 or, accordingly, the radius of the outlet section of the annular chamber 5 are determined by the above expression. If the droplet had a size larger than Dk, then it again moves from the center to the periphery of the rotating flow, separates onto the blades of the circular lattice 3 and again repeats the process described above.

41 -I- 41 -I-

Для предотвращения чрезмерно большого расхода жидкости на боковых поверхностях кольцевой камеры 5 имеются выступы 8. Капли жидкости,сепарировавшие после круговой решетки 3 на боковые поверхности кольцевой камеры 5 в отсутствии выступа стекали бы в выходное отверстие 6 и далее, дробилсь бы обычным образом, с описанными выше недостатками При наличии выступа стекающая с него вовну$ь пленка дробится вращающимся потоком газа. Образующиеся капли имеют размер, больший Йк, так как скорости газа в данном месте меньше, чем на выходе из решетки Эти каши отбрасываются центробежными силами назад, к решетке, вновь дробятся и выносятся потоком через выходное отверстие вместе с остальными каплями. Размеры выступа достаточно малы, чтобы не существенно исказить поле скоростей газа в кольцевой камере.To prevent an excessively large flow rate of liquid on the side surfaces of the annular chamber 5, there are protrusions 8. Drops of liquid separated after the circular grill 3 on the side surfaces of the annular chamber 5 in the absence of a protrusion would flow into the outlet 6 and then would be crushed in the usual way, as described above disadvantages In the presence of a protrusion, the film flowing from it to the inside is crushed by a rotating stream of gas. The resulting droplets have a size larger than Jk, since the gas velocity in this place is less than at the exit from the grate. These cereals are discarded by centrifugal forces back to the grate, again crushed and carried out through the outlet with the rest of the droplets. The dimensions of the protrusion are small enough to not substantially distort the gas velocity field in the annular chamber.

Для нормального функционирования форсунки необходим правильный выбор величины скорости газа на выходе из каналов 4 круговой решетки 3. Бе значение Сг рационально выбирать такой, чтобы размеры образующихся капель после дробления их потоком газа были равны заданному диаметру Дк Размеры капель после дробления потоком газа могут быть определены, например, по соответствующим критериям Вебера иди рекомендациям указанной выше монографии.For the normal functioning of the nozzle, the correct choice of the gas velocity at the outlet of the channels 4 of the circular grating 3 is necessary. It is rational to choose the value of Cr so that the dimensions of the droplets formed after crushing them by the gas flow are equal to the specified diameter Dc The droplet sizes after crushing by the gas flow can be determined for example, according to Weber’s relevant criteria, go to the recommendations of the above monograph.

Кольцевая камера 5 формирует нужное поде скоростей, которое не выпускает из себя частицы выше заданного размера В этом случае центробежные силы выпустят из камеры только те капли, размер которых меньше Дк. В камере сохраняется момент количества движения (не учитывая трение потока о стенки) и поэтому к моменту выхода газа к выходному отверстию 6 возрастают центробежные силы, т.е. увеличиваются окружные скорости газа, уменьшается радиус вращения. В результате образуется ловушка для капель размером, превышающим Дк. Бели бы камеры не было, то крупные капли после дробления уносились бы потоком газа. Причина этому - наличие осевой скорости газа и уменьшение центробежной силы по мере продвижения капли к центру (из-за вращения по закону твердо У / 7The annular chamber 5 forms the desired velocity range, which does not release particles above a predetermined size. In this case, centrifugal forces will only release droplets from the chamber that are smaller than Dc. The moment of momentum is stored in the chamber (not taking into account the friction of the flow against the walls), and therefore, by the time the gas escapes to the outlet 6, centrifugal forces increase, i.e. peripheral gas velocities increase, rotation radius decreases. As a result, a trap is formed for droplets larger than Dc. If the chamber were not white, large droplets after crushing would be carried away by the gas flow. The reason for this is the presence of the axial velocity of the gas and a decrease in the centrifugal force as the droplet moves to the center (due to the rotation, the law firmly Y / 7

го тела1). Без камеры, в первую очередь вследствие наличия осевой скорости газа и циркуляции потока газа (обратный ток) момент количества движения к центру резко падает. В камере же он снижается из-за трения потока газа о стенки и перераспределения его между газом и жидкостью. Трением о стенки, в первом приближении, пренебрегаем. Таким образом, образуется своеобразная ловушка - с одной стороны круговая решетка, с другой - центробежные силы в камере.th body1). Without a chamber, primarily due to the axial velocity of the gas and the circulation of the gas flow (reverse current), the moment of momentum toward the center drops sharply. In the chamber, it decreases due to friction of the gas flow against the walls and its redistribution between gas and liquid. As a first approximation, we neglect friction against the walls. Thus, a peculiar trap is formed - on the one hand a circular lattice, on the other - centrifugal forces in the chamber.

Цриведеяние выше расчетные соотношения получены с помощи системы шяышх уравнений, описывавших движение капель в потеке газа,The above ratios are calculated using a system of six equations describing the motion of droplets in a gas stream,

и представленных в книге Физические основы рабочего процесса в хамеpax сгорания воздушно-реактивных двигателей Раушенбах Б.В., Белый С. А., Беспалов И,В. и др. И., Машиностроение, 1964, с.526. Для расчетов по ней была специально разработана программа для ЭШ. Расчеты подтвердили принципиальную возможность получения описанной выше картины движения капель в кольцевой камере форсунки. После стабилизации вращающейся капли на каком-то текущем радиусе Низ уравнения движения каплиand presented in the book Physical Fundamentals of the Workflow in the Chamera of Combustion of Aircraft Engines Raushenbakh B.V., Bely S. A., Bespalov I., V. et al., Mechanical Engineering, 1964, p. 526. For calculations on it, a program for ES was specially developed. The calculations confirmed the fundamental possibility of obtaining the above-described pattern of droplet motion in the annular chamber of the nozzle. After stabilization of the rotating drop at some current radius, the Bottom of the equation of motion of the drop

в радиальном направлении:in the radial direction:

, З.Сш.СС-г. Г/ г & /Г Гг )г Z.S.SS. Y / g & / Y Gg) g

УЈ.„ 71 (Си(,-Скъ)+(Сги, Сы) ,DЈ. 71 (Cu (, - Sk) + (Sg, Sy),

cLV где ,- скорости капель в радиальном и окружном направлениях,cLV where, are the droplet velocities in the radial and circumferential directions,

Сг, то же, газа, - время, плотности газа и капель, С ш - коэффициент аэродинамического сопротивления капель, Дк - диаметр капли, может быть получено следующее соотношение:,Cg, same as gas, is time, gas and droplet density, C w is aerodynamic drag coefficient of droplets, Dk is droplet diameter, the following relation can be obtained:

о /ClU, ) п. /1  o / ClU,) p. / 1

( (

При его выводе учитывалось что окружные скорости капель и газаWhen deriving it, it was taken into account that the peripheral velocities of drops and gas

практически одинаковы, а скорости и ускорения капель в радиальном направлении близки к нуле.are almost identical, and the velocities and accelerations of the droplets in the radial direction are close to zero.

№ /Wjfo#0 таль разр ном высо полу где полу .. где, Это равенство позволяет определить величину известных осных величинах Используя дополнительно в расчетах уравнение не ывности для газа в сечении 2 &ъ (/ъгЗ, Jj. Уь &Ј Ј% имеем Г . . ( zaг Р пет-Р-F F T l«) А ,й. Здесь G-г- - расход газа, и Сг - скорости газа в радиальи окружном направлениях в выходном сечении кольцевой камеры, та кольцевой круговой камеры в выходном сечении. Используя равенства моментов количества движения в сечениях I и 2 6г Сг-ц.1 & (&г + (Гк)Сы2 &Ј чаем , /1 (тк. } Г -Г &Z (.1 & J Lszu,4 ( 3) индексы I и 2 относятся к параметрам в сечениях I и 2 При выводе уравнения (3) пренебрегалооь: трением газа о стенки различием екороетей капель и газа в сечении 2, скоростью капель в сечении I, тепломассообменом газа с каплями. Подставив соотношения (2) и (3) в равенство с чаем , . ; () , 2Уш& Ј$ Пользуясь уравнением расхода газа через каналы круговой решетки 6г - $ъ &ъ (5) С - скорость газа не выходе из каналов, п - число каналов, -//-&4 0Sft 0# / / C-iid-jNo. / Wjfo # 0 is tal with a height above the floor where is the floor .. where, This equality allows us to determine the value of the known axial values. In addition, in the calculations, the inevitability equation for gas in the section 2 & b (/ b3, Jj. B & b Ј% we have G. . (zag P pet-P-FFT l ") A, th. Here G-g is the gas flow rate, and Cg are the gas velocities in radial circumferential directions in the output section of the annular chamber, and that of the circular circular chamber in the output section. Using equalities moment of momentum in sections I and 2 6g Сг-ц.1 & (& r + (Гк) Sy2 & Ј tea, / 1 (tk.) Г -Г & Z (.1 & J Lszu, 4 (3) indices I and 2 carry I to the parameters in sections I and 2 When deriving equation (3), the following was neglected: the friction of gas against the walls, the difference between the droplet and gas in section 2, the droplet velocity in section I, heat and mass transfer of gas with drops, substituting relations (2) and (3) in equality with tea,.; (), 2Ush & Ј $ Using the equation of gas flow through the channels of a circular lattice 6g - $ b & b (5) С - gas velocity not leaving the channels, n - number of channels, - // - & 4 0 Sft 0 # / / C-iid-j

составлении уравнения (5) учитывалось, что скорость rasa Сгвнбиралась из условия достаточности для дробления жидкости до задан ного размера Дк Кроме того, высота каналовЈl принята равной высоте на входе газ в кольцевую камеру. Из равенства (5)In the preparation of equation (5), it was taken into account that the velocity rasa Cgwn was selected from the condition of sufficiency for crushing the liquid to a given size Dc. In addition, the height of the channels Јl was taken to be equal to the height at the gas inlet to the annular chamber. From equality (5)

f -P(в) f -P (c)

JV Jv

Вьшолним анализ влияния высоты камеры - для промежуточного значения It на полбенный реэултат. Рассмотрим облаять камеры, где произошло выравнивание скоростей капель и газа Повторяя швед уравнения (1) относительно параметров в выходном сечении 2, имеем:We perform an analysis of the influence of the height of the chamber - for an intermediate value of It on the half-awful re-result. Consider barking the chambers where the velocities of the droplets and gas were aligned Repeating the Swede of equation (1) with respect to the parameters in the output section 2, we have:

Ј2±Ј. . - ПГ(7)Ј2 ± Ј. . - PG (7)

&ъъ у fl Здесь Сггг , Сгг - окружные и радиальные скорости гага на текущем& ъ у fl Here Сггг, Сгг - circumferential and radial velocities of the eider at the current

радиусе В, При выводе этого соотношения принималось, что значение А и размеры удерживаемых капель Дк для рассматриваемых величин R и R2 одинаковыradius B, When deriving this ratio, it was assumed that the value of A and the size of the retained droplets Dk for the considered values of R and R2 are the same

Из условия сохранения момента количества движения смеси имеем:From the condition of conservation of angular momentum of the mixture we have:

7- -л-V7- l-V

(i-Us- K-z,(i-Us- K-z,

По уравнению расхода через кольцевые сечения для It и 12According to the equation of flow through the annular cross sections for It and 12

t, ., ,t,.,,

получаемwe get

(Ь&Съ &,&-,(9)(B & b &, & -, (9)

Из приведенных равенств имеемFrom the above equalities we have

(10)(10)

VV

Последнее соотношение показывает, какой должна быть высота кольцевой камеры для того, чтобы удержать каплю заданного размера Дк. Если эта высота больше, то капли этого размера будут отброшены центробежными силами назад, к круговой решетке, если же меньше - то к выходу из кольцевой камеры будут двигаться капли больше заданного размера Дк. Оба эти отклонения высоты камеры нежелательны, так как они приво Й Й УThe last ratio shows what the height of the annular chamber should be in order to hold a drop of a given size Dk. If this height is greater, then droplets of this size will be thrown back by centrifugal forces back to the circular lattice, if less, then drops larger than the specified size Dk will move to the exit from the annular chamber. Both of these deviations in the height of the chamber are undesirable, since they

-1$ -&0ffe &ff-1 $ - & 0ffe & ff

дят либо к перерасходу энергии газа на повторное дробление и разгонeither to waste gas energy for re-crushing and acceleration

капель, либо к укрупнению распыла. В связи с этим при проектировании форсунки ее высота должна выбираться с учетом равенства (10).drops, or to enlarge the spray. In this regard, when designing a nozzle, its height should be chosen taking into account equality (10).

Порядок выполнения расчетов по приведенным уравнениям следующий.The procedure for performing calculations according to the above equations is as follows.

Первоначально выбираются величины окоростей гаэа в выходном вечении 2, они зависят, в основном, от требуемого угла раскрытия факела. По ним е учетом расхода раза определяются радиус выходного отверстия Е2 и высота кольцевой камеры в этом месте /v2. Затем выбирается наружный радиус кольцевой камеры И и по соотношению (10) - величина п/1. Используя равенство (6) т выбранной скорости газа в канале С г- , числу каналов и другим известным величинам определяется ширина его проходного сечения а При зтом высота каналов принимается равной АI с тем, чтобы описанные выше физические процессы в кольцевой камере происходили равномерно во ее высоте В конце расчета со уравнению (4) находится угол}, наклона каналов к плоскости выходного сечения иа круговой решетки. Высоты кольцевой камеры п для промежуточных значений радиусов определяются по равенству (10).Initially, the values of the gaea okoros are selected in the weekend 2, they depend mainly on the required angle of the torch opening. According to them, taking into account the flow rate, the radius of the outlet E2 and the height of the annular chamber at this location / v2 are determined. Then, the outer radius of the annular chamber And is selected and, by the ratio (10), the value p / 1. Using the equality (6) m of the selected gas velocity in the channel C g, the number of channels and other known quantities determines the width of its passage section a. With this, the height of the channels is taken equal to AI so that the physical processes described above in the annular chamber occur uniformly in its height At the end of the calculation with Eq. (4), there is the angle}, the inclination of the channels to the plane of the output section of the circular lattice. The heights of the annular chamber n for intermediate values of the radii are determined by equality (10).

В качестве примера рассмотрим работу форсунки с впрыском стоков в топку котла типа БКЗ-160-ЮО на ЦЗЦ-7 Ленвнерго.As an example, we consider the operation of a nozzle with the injection of effluents into the furnace of a boiler of the BKZ-160-YuO type at Lenznergo central heating plant-7.

Стоки в количестве 0,4 т/ч подаются по трубопроводу подачи жид кости Z е малой скоростью (до 4 м/с). Одновременно к корпусу I форсунки подводится пар под давлением 0,4 МПа. Весь перепад давления пара срабатывается в каналах круговой- решетки 3 на выходе не каналов его скорость составляет примерно 500 м/с Количество подаваемого пара 0,1 т/чSewage in the amount of 0.4 t / h is supplied through the liquid supply pipeline Z e at a low speed (up to 4 m / s). At the same time, steam is supplied to the body of the nozzle I under a pressure of 0.4 MPa. The entire steam pressure drop is triggered in the channels of the circular grid 3 at the output of non-channels, its speed is approximately 500 m / s The amount of steam supplied is 0.1 t / h

Данная скорость вара на выходе из каналов решетки 3 обеспечивает дробление капель до заданного размера Дк 20 мкм.This speed var at the outlet of the channels of the lattice 3 provides the crushing of drops to a given size Dc 20 microns.

Принимая среднюю скорость выхода пара из выходного отверстия форсунки 60 м/с, радиальную скорость пара - 60 м/с определяем радиусЈ2 0,015 м и А-2 0,01 м. Выбираем величину 22« 0,03 м, тогда ив (10)Assuming an average steam exit speed of 60 m / s from the nozzle outlet, a radial steam speed of 60 m / s, we determine a radius of Ј2 0.015 m and A-2 0.01 m. We choose a value of 22 0,0 0.03 m, then willow (10)

0,014 u. Задаваясь размером капель в выходном отверстии Дк -20 /v/w, определяем требуемую для рас пыла жидкости скорость пар м/с. Размер каналов при принятом их количестве / 4 и высоте кольцевой камеры на входе -ИЛ 0,0X4 м составляет 2,0 им. В конце расчета в помощью уравнения (4) находится с 82,8 градусов.  0.014 u. Given the size of the droplets in the outlet Дк -20 / v / w, we determine the steam velocity m / s required for liquid spraying. The size of the channels with the adopted number of / 4 and the height of the annular chamber at the inlet-IL 0.0X4 m is 2.0. At the end of the calculation using equation (4) is from 82.8 degrees.

22 w 22 w

ДиректорDirector

П. В. ИльинP.V. Ilyin

Claims (2)

1. Пневматическая форсунка внутреннего смешения с закруткой газа, содержащая корпус, трубопровод для подвода жидкости, вкладыш с винтовой направляющей и полость смешения, отличающаяся тем, что вкладыш выполнен в виде круговой лопаточной решетки с каналами для прохода газа, а полость смешения в виде кольцевой камеры, размеры которой определяются из соотношений

где h₁, h, h₂ - высота кольцевой камеры для наружного радиуса R₁, промежуточного радиуса R и внутреннего радиуса R₂, при этом размеры и расположение каналов круговой решетки для прохода газа определяются следующими соотношениями:

где а - ширина канала;
G_г - расход газа;
S_г - плотность газа;
C_г - скорость газа на выходе из каналов, достаточная для дробления капель до заданного размера Д_к;
n - число каналов круговой решетки;
h₁ - высота кольцевой камеры на наружном радиусе R₁;
α - угол наклона каналов круговой решетки к плоскости ее выходного сечения;
h₂ - высота кольцевой камеры при внутреннем радиусе R₂;
G_к - расход капель,

где S_к, S_г - плотности капель и газа;
С_ш - коэффициент аэродинамического сопротивления капель жидкости.1. Pneumatic nozzle for internal mixing with a swirl of gas, comprising a housing, a pipeline for supplying liquid, an insert with a screw guide and a mixing cavity, characterized in that the insert is made in the form of a circular blade grill with channels for gas passage, and the mixing cavity in the form of an annular chamber whose dimensions are determined from the relations

where h ₁ , h, h ₂ - the height of the annular chamber for the outer radius R ₁ , the intermediate radius R and the inner radius R ₂ , the dimensions and arrangement of the channels of the circular grating for the passage of gas are determined by the following relationships:

where a is the channel width;
G _g - gas consumption;
S _g - gas density;
C _g - gas velocity at the outlet of the channels, sufficient for crushing drops to a given size D _to ;
n is the number of channels of the circular grid;
h ₁ - the height of the annular chamber on the outer radius R ₁ ;
α is the angle of inclination of the channels of the circular lattice to the plane of its output section;
h ₂ - the height of the annular chamber with an internal radius R ₂ ;
G _to - the consumption of drops,

where S _to , S _g - the density of drops and gas;
C _w - aerodynamic drag coefficient of liquid droplets. 2. Форсунка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая камера на боковых поверхностях имеет кольцевые выступы. 2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the annular chamber on the lateral surfaces has annular protrusions.