Вихревая форсунка

НА 3 ф: .х. ":л% о в-от:счнт и е Союз Советских Социалистичесюа Республикосударотеенный номнтет СССР по делам нзооретеннй н открытнй2.79. Бюллетенья описания 15.12.79 Опубликовано 0 ата опуоликов Авторызобретения А. С. Коливашко, В. Л. Мизин и И. М. Ханин 71) Заявитель Днепропетровский химико-технологический институт имени Ф. Э. Дзержинского(54) ВИХРЕВ м ко 11 астоящее изобретение относится к области теники распыления жидкостей и ожет оыть использовано в коксо-химичес йНхимической и смежны с ними промышленниостях лля распыления жидкостей в теплон м ассообменных а ппа ратах.Известны вихревые форсунки, содержапгие корпус и вкладыш-завихритель 1.Нелостатком известных форсунок является низкая степень распыления жидкости, псшгзможность создания заполненного факела и требуемого распределения жидкости по верхнему сечению насалки.Известна также вихревая форсунка для распыления жидкостей, содержащая корпус с сопловым отверстием и камерой смешения с расположенным в ней вклалышем-завихрнтслем, с каналами, каждый из которых образован лвумя стенками, имеющими наклон к оси форсунки ь тангенциальном направлении, одной стенкой, имеющей наклон к оси форсунки в радиальном направлении, и стенкой, параллельной этой оси 2.Данная форсунка является наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостатком ее является наличие некоторой неравномерности распрелеления капель по нормальному сечению факела (наличие дву более плотных потоков в факеле жидкости) из-за недостаточного взаимодействия лвух образуюшися за вклалышемзавихрителем потоков жидкости в камере смешения форсунки. Особенно ярко проявляется это при напора жилкости перел форсункой от 40 м вол. ст. и выше. Жидкость вытекает из форсунки в виде лвух узки потоков. Отклонение от требуемого распределения капель по нормальному сечению факела является существенным недостатком форсунок при работе в аппарата тепло- и массообмена.В виревой форсунке в камер смепгеннянедостаточно взаимолействие потоков, образованных жидкостью за каналамн завн- рителя, для получения удовлетворительного распрелеления жидкости в факеле из-за растекания в камере неограниченных струй, что 20 не дает возможность достаточно эффективноформировать осевой поток. Это приволит к необхолимости удлинять камеру смешения для усиления взаимолействия потоков (как1 о го Х 5 Формула изобретения правило, отношение высоты камеры смешения, определяемое расстоянием от сопла до нижнего торца завихрителя, к ее диаметру в данной конструкции составляет не менее 1,2) . По этой же причине форсунка обеспечивает удовлетворительное распределение только в камерах с диаметрами до 0,05 м. При увеличении диаметра камеры распределение резко ухудшается, Форсунка имеет ограниченную производительность (до 15 м/ч) т. к. практически добиться удовлетворительного распределения при большой производительности не удается.Целью настоящего изобретения является повышение производительности и надежности форсунки.Указанная цель достигается тем, что стенки каналов, имеющие наклон в радиальном направлении, выполнены пересекающимися между собой на оси форсунки между верхним и нижним торцами вкладыша-завихрителя.Кроме того, стенки каналов выполнены пересекающимися между собой на расстоянии, равном 0,3 - 0,8 высоты вкладышазавихрителя, а отношение высоты камеры смешения к ее внутреннему диаметру составляет 0,7 - 1,0,На фиг. 1 изображена вихревая форсунка в общем виде с частичным разрезом; на фиг. 2, 3 и 4 - вкладыш-завихритель в трех видах. Вихревая форсунка для распыления жидкостей содержит корпус 1 с сопловым отверстием 2 и камерой смешения 3 с расположенным в ней вкладышем-завихрителем 4 с каналами 5, каждый из которых образован двумя стенками, имеющими наклон к оси форсунки в тангенциальном направлении, одной стенкой, имеющей наклон к оси форсунки в радиальном направлении, и стенкой, параллельной этой оси, причем стенки каналов, имеющие наклон в радиальном направлении, выполнены пересекающимися между собой на оси форсунки между верхним и нижним торцами вкладыша-завихрителя.Стенки ка налов выполнены пересекающимися между собой на расстоянии, равном 0,3 - 0,8 высоты вкладыша-завихрителя, а отношение высоты камеры смешения к ее внутреннему диаметру составляет 0,7 - 1.0.Вихревая форсунка для распыления жидкостей работает следующим образом.Жидкость, поступающая под давлением, попадает в завихряющие каналы 5. Благодаря тангенциальному наклону, потоки жидкости, проходя по ним, приобретают две составляющие скорости: поступательную (осевую) и вращательную (окружную), которые приводят эти потоки жидкости в интенсивное поступательно-вращательное движение внутри камеры смешения 3, образованной внутренними поверхностями стенок корпуса 1 форсунки и основанием вкладыша 3 О 35 4 О 45 5 О 55 завихрителя 4. Из-за наклона завихряющих каналов 5 в радиальной направлении потоки жидкости наряду с осевой и окружной скоростями приобретают радиальную составляющую, что приводит к взаимодействию отдельных потоков в области оси форсунки. Пересечение между собой стенок каналов 5, имеющих наклоны в радиальном направлении, внутри вкладыша-завихрителя 4 между верхним и нижним торцами на вертикальной оси форсунки приводит к тому, что отдельные потоки жидкости встречаются друг с другом непосредственно в самом вкладышезавихрителе 4, что приводит к их интенсивному взаимодействию уже внутри вкладышазавихрителя 4, тем самым осевой поток жидкости, необходимый для образования заполненного сплошного факела формируется еще до входа потоков в камеру смешения. В камере смешения происходит дальнейшее взаимодействие потоков в результате чего создается гидродинамическая обстановка, позволяющая получить на выходе из сопла форсунки конический факел жидкости. Интенсивное взаимодействие потоков во вкладыше-завихрителе и камере смешения позволило выполнить камеру высотой 0,7 - 1,0 от ее диаметра и при этом получить требуемое распределение капель в факеле в расширенном диапазоне давлений и производительностей.Данная вихревая форсунка позволяет обеспечить требуемое распределение капель в факеле распыляемой жидкости в расширенном диапазоне производительности от 0,5 до 70 м/ч, при давлении перед форсункой от 5 до 60 м вод. ст., уменьшить габариты форсунки при сохранении производительности, Форсунка имеет большие размеры проходных сечений, что обеспечивает повышение надежности при диспергировании технологических жидкостей, загрязненных механическими и другими примесями, склонными к отложению. 1. Вихревая форсунка для распыления жидкостей, содержащая корпус с сопловым отверстием и камерой смешения с расположенным в ней вкладышем-завихрителем с каналами, каждый из которых образован двумя стенками, имеющими наклон к оси форсунки в тангенциальном направлении, одной стенкой, имеющей наклон к оси форсунки в радиальном направлении, и стенкой, параллельной этой оси, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и надежности форсунки, стенки каналов, имеющие наклон в радиальном направлении, выполнены пересекающимися между собой на оси форсунки между верхним и нижним торцами вкладыша-завихрителя.2. Вихревая форсунка по п. 1, отличающаяся тем, что стенки каналов выполнены701718 Фиг Фиг Борю Корректор Т. Скворцо Подписное Составител Техред О. Л Тираж 822 ИПИ Государстве по делам изобретМосква Ж - 35 ППП Патент, г. едактор И, фридмаказ 7489/1 О угова омитета ССС открытий скан наб., д. д, ул. Проектая, 4 5пересекающимися между собой на расстоянии, равном 0,3 - 0,8 высоты вкладышазавихрителя,3. Вихревая форсунка по п. 1, отличаюиаяся тем, что отношение высоты камеры смешения к ее внутреннему диаметру составляет 0,7 - 1,0. бИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе . Ханин И. М. и др. Механические форсунки технологических аппаратов.УкрНИИНТИ, Киев, 1971, с. 8 - 10.2. Авторское свидетельство СССР339317, кл. В 05 В 3/06, 1970 (прототип).