ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конструктивные схемы центробежных форсунок из "Сжигание тяжелых жидких топлив" Идея использования центробежных сил закрученного потока для распыливания топлива была осуществлена в первой механической форсунке, построенной инженерами Тентелевского завода [157]. Эта форсунка имела распылитель с винтовыми каналами фис. 71), как впоследствии и форсунка Кертинга, которая широко использовалась в топливо-подготовительной системе паровых котлов фирмы Бабкок-Вилькокс. Угол факела в форсунках с винтовой вставкой устанавливается путем регулирования шага винта. Вместо винтовой вставки можно использовать многозаход-ный шнек. [c.163] Наилучший эффект в распыливании топлива достигается в центробежных форсунках с каналами, направленными от периферии касательно камеры закручивания. Одна из таких конструкций, нашедших в свое время широкое применение, — форсунка П. И. Григорьева [180], известная под названием Атом (рис. 72). В этой форсунке топливо через тангенциальные прорези, выполненные на конической вставке, попадает в камеру закручивания, а затем через сопло в топочный объем. [c.163] После выхода из сопла частицы топлива летят по направлению суммарной скорости и образуют тонкую пленку в форме однополостного гиперболоида вращения. При малом давлении под действием поверхностного натяжения, аэродинамического сопротивления и веса топлива эта пленка постепенно сужается, затем распадается на отдельные капли (см. рис. 74, а). Такая форма струи получила название тюльпан . С повышением давления скорость топлива увеличивается и сужения пленки не наблюдается (см. рис. 74, б). Максимальное давление, при котором топливо распадается на капли без образования пленки, зависит от физических характеристик топлива (вязкости, поверхностного натяжения) и геометрических размеров форсунки. [c.165] Установка системы форсунок обусловлена не только необходимостью расширения диапазона регулирования, она целесообразна для обеспечения больших расходов топлива, так как при одной форсунке с повышением расхода топлива при том же давлении качество распыливания ухудшается. Большой расход топлива с хорошим распыливанием (до 3 т/ч) могут обеспечить многосопловые форсунки [183], в которых топливо подается по одному общему каналу к головке с несколькими (4—5) распылителями (см. рис. 76, б) центробежного типа. Многосопловые форсунки компактны, дают широкий факел и обеспечивают рациональное заполнение топливом зоны горения. Однако в них несколько ухудшаются условия подвода воздуха. [c.168] В форсунках с изменяемыми тангенциальными сечениями расход можно регулировать изменением как давления подачи топлива, так и общей площади тангенциальных отверстий. Такие форсунки обычно имеют передвижную заслонку в форме поршня или цилиндра, которая при передвижении вдоль оси форсунки закрывает тангенциальные отверстия (рис. 77). Регулировать сечение можно путем уменьшения тангенциальных отверстий, расположенных в одном поперечном сечении, для чего надо повернуть кольцо с отверстиями, установленное на корпусе распылителя [184]. В некоторых схемах форсунок использован комбинированный метод регулирования при одновременном изменении давления и сечения тангенциального подвода. В простейшем случае это достигается установкой поршня с пружиной. Под действием давления топлива поршень перемещается, увеличивая тангенциальный проход, а с уменьшением давления поршень под действием пружины закрывает тангенциальные сечения. [c.168] В газотурбинных установках широкое применение нашли двухступенчатые центробежные форсунки. Регулирование расхода топлива в этих форсунках осуществляется изменением давления в одной из ступеней. Давление в другой ступени устанавливается автоматически с помощью специальных клапанов. Форсунки обеспечивают перемешивание обоих потоков топлива, чем достигается хороший распыл при большем диапазоне изменения расхода. [c.168] В меньшей степени на противодавление влияет погрешность изготовления двухконтурной форсунки, так как топливо второй ступени этой форсунки поступает в центр камеры закручивания первой ступени, где из-за воздушного вихря противодавление имеет небольшое значение. Эта форсунка (см. рис, 78, б) выполняется в виде двух самостоятельных центробежных форсунок, запрессованных одна в другую (вторая в первую). Топливо из первой ступени распыливается непосредственно в топочный объем. Топливо второй ступени в форме кольцевой пленки, имеющей значительную величину тангенциальной составляющей скорости, поступает в камеру закручивания первой ступени, затем в зону горения. На промежуточных режимах первая ступень работает с большим давлением, а вторая с незначительным. За счет перемешивания топлива внутри форсунки устанавливается некоторая средняя скорость, с которой топливо поступает в зону горения. Направление закручивания обеих ступеней должно совпадать, иначе, несмотря на хорошее перемешивание топлива, из-за больших потерь энергии снижается качество распыливания. [c.170] В двухсопловой форсунке топливо обеих ступеней взаимодействует вне форсунки и качество распыливания определяется совокупностью размеров капель обеих ступеней. Двухсопловая форсунка (см. рис. 78, в) имеет два контура с самостоятельными тангенциальными подводами топлива, камерами закручивания и сопловыми отверстиями сопловое отверстие второй ступени имеет кольцевую форму. [c.170] Обе ступени двухконтурных форсунок (см. рис. 78, б) с одним выходным соплом, как правило, выполняются по классической схеме с камерой закручивания и тангенциальными отверстиями. Иногда в первой ступени тангенциальные отверстия располагаются не под прямым углом к образующей цилиндрической поверхности камеры закручивания. Эта схема присуща двухступенчатым форсункам с одной камерой закручивания. [c.170] Для того чтобы расширить диапазон регулирования расхода топлива [185], были предложены трехступенчатые форсунки, которые представляют собой комбинацию двухсопловой и односопловой двухконтурных форсунок. Из-за сложности конструкции и регулирования трехступенчатые форсунки не нашли применения. [c.170] Существенный недостаток перепускной форсунки в том, что на всех режимах (в том числе и на номинальных) насос должен работать с максимальной подачей. Отводить топливо в перепускных форсунках можно из центральной части или с периферии камеры закручивания (по системе Пибоди) и от сопла (по системе Тодда). Форсунки аналогичных конструкций предложены и для камер сгорания газотурбинных установок [187]. [c.171] Более сложный вариант комбинированной перепускной форсунки, обеспечивающей широкий диапазон изменения расхода топлива, предложил А. М. Прахов [189]. Эта форсунка (см. рис. 80, б) на малых режимах работы подает топливо одной (центральной) ступенью при этом все топливо, поступающее через канал 1 во второй контур, полностью отводится в расходный бак по трубопроводу 2. С увеличением подачи топлива к центральной ступени увеличивается его поступление в наружный контур, при этом не все топливо отводится от форсунки, часть его через кольцевое сопло второй ступени попадает в зону горения. По достижении некоторого давления в первой ступени дальнейшее увеличение расхода осуществляется перекрытием канала перепуска 2. На максимальных нагрузках в линию перепуска подается топливо, и форсунка работает по схеме, близкой к двухсопловой. [c.171] По характеру истечения топлива (в форме конусной пленки из-за наличия тангенциальной составляющей скорости) к центробежным можно отнести ротационные форсунки с вращающимся соплом, предложенные в 1930 г. проф. В. В. Уваровым [120]. [c.172] Рассмотренные схемы центробежных форсунок включают только принципиально различные конструкции и далеко не исчерпывают всех схем форсунок, используемых в многочисленных вариантах топочных устройств. [c.174] Вернуться к основной статье