ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение топлива в топочном объеме из "Сжигание тяжелых жидких топлив" В настоящее время для расчета местной концентрации топлива в каждой точке топочного объема используются две теории. Согласно одной из них [161—163], движение факела рассматривается как движение некоторого физического тела с переменной плотностью и, следовательно, с переменным коэффициентом сопротивления. Сюда же можно отнести и теорию турбулентных струй, рассматривающую движение газового потока с тяжелыми примесями [1491. При этом предполагается, что через любое поперечное сечение струи проходит неизменное количество топлива. В действительности по мере удаления от сопла форсунки количество топлива уменьшается, так как дальность полета капель при прочих равных условиях определяется их размерами. Чем больше диаметр капель, тем дальше они летят. [c.135] По второй теории [108—110] расчет ведется для каждой капли в отдельности с использованием уравнения движения центра массы твердого шара, но не учитывается течение окружающего воздуха, увлеченного потоком капель. [c.135] Как показывают исследования полета твердых частиц в потоке воздуха [125], скорость их, как и скорость воздуха, изменяется в процессе движения неодинаково. Воздушный поток тормозится значительно эффективнее, чем твердые частицы. [c.135] На начальном участке топливного факела, где расстояние между отдельными каплями невелико, частицы оказывают влияние одна на другую и на окружающий воздух, увлекая его и сообщая ему скорость, близкую к скорости движения капель. По мере удаления капель от форсунки расстояние между ними увеличивается, взаимодействие уменьшается, и движение каждой капли становится независимым. Таким образом, на первом участке струю можно рассматривать как нечто целое, не выделяя отдельных капель, а на втором — исследовать движение отдельных капель в потоке воздуха, увлеченного в начальном участке. Размер начального участка зависит от угла факела, скорости истечения и расхода топлива, а также от тонкости распыливания. Чем больше угол факела, тем короче начальный участок, и взаимовлияние капель исчезает ближе к форсунке. Обратное влияние оказывают скорость и расход топлива. [c.135] При грубом распыливании быстрее наступит независимое движение капель, так как чем крупнее капли, тем меньше их число в потоке и тем больше расстояние между ними. Следовательно, на характер аэродинамического взаимодействия топливного и воздушного потоков влияет не только средний размер капель, но и распределение их по размерам. [c.135] На основании анализа такой физической схемы движения струи можно сделать вывод, что если капли при своем образовании имеют одинаковую скорость, то с момента независимого движения (когда их взаимное расстояние велико и они не оказывают аэродинамического взаимовлияния) скорости капель будут зависеть от их размеров. [c.136] В реальных форсунках начальный участок факела мал по сравнению с общей дальностью полета капель, и для практических расчетов в первом приближении можно считать, что капли начинают независимое движение непосредственно после выхода из сопла форсунки. [c.136] При ш = О решение этого уравнения дает наибольшую дальность полета капель и совпадает с уравнением (4. 3) при X = оо. [c.137] Экспериментальная проверка уравнения (4. 8) дала хорошее совпадение с теоретическими значениями. Как следует из (4. 8), с удалением от сопла форсунки распределение топлива по радиусу струи становится более равномерным (рис. 63, а). [c.138] Как следует из уравнения (4. 22), с увеличением начальной скорости топлива длина факела сокращается. Это объясняется тем, что увеличение начальной скорости оказывает существенное влияние на размер капель. При этом уменьшение размера максимальных капель повлечет сокращение длины факела. [c.140] Совместный анализ уравнений (3. 68) и (4. 18) дает основание утверждать, что с повышением толщины конусной пленки длина факела увеличивается, так как факел будет состоять из более крупных капель. С возрастанием поверхностного натяжения, вязкости и удельного веса топлива длина факела также увеличивается. Например, при увеличении вязкости до 3 ВУ ( 20 мм 1сек) В = 4,36 (4. 20), соответственно линия, ограничивающая максимальную дальнобойность, переместится выше (см. рис. 62. 7). [c.140] Отклонение крупных капель, содержащих основную массу топлива, от оси определяет также специфическое для центробежных форсунок распределение топлива по сечению с двумя максимумами (см. рис. 63, б). Зная распределение веса капель по размерам (3. 28) или (3. 42), можно, используя уравнение (4. 22), получить зависимость плотности факела от радиуса (см. рис. 63, б) и, наоборот, по плотности факела рассчитать кривую распределения веса капель по размерам. [c.143] Полученные уравнения имеют ограниченную область применения, так как с повышением скорости воздуха уменьшается относительная скорость капель и соответственно параметр Ке. Кроме того, скорость воздуха в реальных топочных устройствах не остается постоянной на всем пути движения капель. [c.144] Значение коэффициента к в зависимости от Ке и ошибки при граничных Ке приведены в табл. И. [c.144] Для упрощения расчетов можно принять поправку, равную 0,4 от максимальной для всей траектории движения капли. [c.144] Прн одинаковых начальных скоростях дальность полета капель, распыливаемых пневматической форсункой, выше, чем рас-пыливаемых механической форсункой. [c.146] Изменение среднего размера капель вдоль оси при распыливании пневматической форсункой характеризуется зависимостью, представленной на рис. 66, в. [c.147] Как следует из рассмотрения закономерностей движения капель топлива в топочном объеме, только плотность непосредственно оказывает влияние на дальность полета капель. Вязкость и поверхностное натяжение оказывают воздействие на общее распределение топлива только через влияние на размеры капель. [c.147] Разность полученного времени и времени полного выгорания капли составляет менее 0,001%, поэтому для обоих случаев дальность полета капли можно считать по уравнению (4. 57). [c.150] Чтобы найти изменение массы топлива по длине факела в случае движения горящих капель, необходимо учесть, что уменьшение общей массы несгоревшего топлива происходит не только за счет полностью сгоревших, но и за счет частично выгоревших капель. [c.150] Вернуться к основной статье