Генератор льдообразующего аэрозоля

(19) 1 0 15/00 ЕТ НИЕ ОБ ОПИ ЕЛЬСТВУ РСКОМУ СВ льскохозяйствен Кумченко и И, Е 34672, к 1ООБРАЗУЮЩЕГО асти метеорологии й на атмосферные ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Днепропетровский сный институт(54) ГЕНЕРАТОР ЛЬДАЭРОЗОЛЯ57) Использование: в облдля активных воздействи Изобретение относится к технике, предназначенной для активных воздействий наатмосферные процессы, а именно, к техническим средствам получения льдообразующего вещества для воздействия на облака итуманы и может быть использовано в.системе гидрометеорологической службы, в авиации и сельском хозяйстве для рассеиваниятуманов и регулирования осадков в заданных районах,Известны генераторы, которые состоятиэ емкостей с раствором активного вещества, баллонов с горючим газом, форсунки,распыляющей раствор активного вещества,. камеры сгорания, газовых и жидкостных магистралей для подачи раствора и газа.в камеру сгорания,В указанных генераторах используютсяжидкостные форсунки. давления, расположенные непосредственно в камере сгорания, Такие форсунки дают гру.бый,крупнодисперсный распыл раствора, приводят к неэффективному использованию процессы. Сущность изобретения; газожидкостная форсунка генератора расположена перед донышком камеры сгорания и защищена теплоотражающим экраном. Газовый канал форсунки выполнен в виде сужающейся кольцевой щели, выводящей газ за пределы форсунки за счет того, что кромки жидкостного канала выступают наружу за кромки газового канала либо расположены с ним заподлицо. Имеется возможность регулирования скорости истечения газа и расходов жидкости и газа независимо друг от . друга. 2 э. и. ф-л ы, 3 ил. льдообразующего вещества иэ-за выхода из камеры сгорания недогоревших крупных капель раствора, а расположение форсунок в камере сгорания не обеспечивает их надеж. ного охлаждения и приводит к перегреву, при котором происходит выпаривание растворителя еще в канале форсунки и забивание канала активным веществом, что снижает надежность работы тенераторов.Известен генератор, содержащий размещенные в корпусе емкости с раствором льдообразующего вещества, баллоны с горючим газом, соединенные магистралями с гаэожидкостной форсункой и имеющий устройство зажигания.Газожидкостная форсунка размещена в камере сгорания и имеет коаксиальнорасположенные расходные каналы жидкости и газа. Жидкостный канал расположен по оси форсунки. Газопроводящий канал имеет кольцевой участок с регулируемым проходным сечением, образованный сажающимися к выходу внутренней коническойповерхностью колпачка форсунки, а участок газопроводящего канала на выходе имеет нерегулируемое постоянное поперечное сечение,В этом генераторе расходная часть фор-.сунки размещена непосредственно в камере сгорания, что снижает эффективность использования льдообразующего вещества, так как может привести к перегреву форсунки за счет лучистого теплового потока от пламени и передачи тепла от нагретых элементов камеры сгорания, к которым крепится форсунка, Перегрев форсунки способствует выпариванию или вскипанию растворителя в жидкостном канале форсунки, при этом образуются кристаллы льдообразующего вещества, которые перекрывают жидкостную магистраль, что приводит к не- расчетному режиму работы генератора, либо к полному перекрытию жидкостного канала, а это сникает надежность работй генератора и эффективность использования л ьдообрэзующето вещества.Целью изобретения является повышение эффективности использования льдообразующего вещества;Это достигается тем, что в генераторе льдообразующего аэрозоля, содержащем соединенные жидкостными и гаэовйми Магистралями емкость для льдообразующего вещества и балдой для горючего газа, форсунку и камеру сгорания, форсунка располО- жена перед дном камеры сгорания и м 6 жду ними установлен теплоотражающий экран,При этом теплоотражающий экран может быть выполнен в виде металлическОй пластйны с отверстием, диаметр которогО определяется соотношениемб =2( 5+ 1.) 19 а + К),где б - диаметр отверстияЯ - толщина пластины, м;. - расстояние от корпуса форсунки доэкрана, м,а- половина угла при вершине конусараспыла;К - коэффициент, равный 0,001-0,005.КромЕтогЬ, выходной газовый Каналфорсунки выполнен в виде кольцевой щели,. образованной коническими поверхностямиколпачкаи корпуса форсунки, при этам наружйая кромка жидкостного канала корпусафорсунки выступает наружу за кромку.колпачки или установлена заподлицо с ней,Расположение форсунки перед дном камеры сгорания позволяет снизить ее тепловой режим при работе генератора за счетудаления ее от наиболее высокотемператургной зоны пламени и нагретых конструктивных элементов, образующих камеру сгорания, а также улучшить процесс горения засчет эжектирования дополнительного коли 5 чества первичного воздуха газожидкостнойструей. Ввод газожидкостной струи черезотверстие в донышке камеры сгорания способствует также стабилизации горения горючей смеси вследствие внезапного10 расширения потока за входным отверстиемв камеру сгорания, что приводит кторможению потока горючей смеси и снижает вероятность уноса фронта пламени изобьема камеры сгорания, а также образует15 зойу обратных токов продуктов сгорания вобласти стыка донышка и цилиндрическогоучастка камеры сгорания. Однако, через отверстие для ввода гэзожидкостной струи вкамеру сгорания часть лучистого часть лучи 20 стого теплового потока от высокотемпературной зоны пламени воздействует накорпус форсунки, повышая ее температуру,т. к. диаметр отверстия в донышке камерысгорания должен превышать диаметр кону 25 са распыла в месте входа газожидкостнойструи в камеру сгорания, Для защиты фор" сунки от лучистого теплового потока из ка .:меры сгорания между донышком камерысгорания и форсункой устанавливается тепЗ 0 лоотражающий экран; лри этом для проходагдзожидкостной струи необходимо отверстие, диаметр которого тем меньше, чемближе экран расположен к форсунке, Целессюбразно устанавливать экран на минимальном расстоянии от форсунки, нообязательно с зазорам, который необходимдля йсключения теплового контакта междуними. При этом размер отверстия в экранесоизмерим с размером выходной газовой40 щели и практически все тело форсунки находится в тепловой тени,Выполнение теплоотражающего экранаиз металлической пластины с отверстием,диаметр которого определяется по формуле4 бб =21(Я+ Е.) тд а + К 1,где б - диаметр отверстия, м; 3 - толщина пластины, м,- расстояние от корпуса фор- Ы сункй до экрана,.м; а - половина угла привершине конуса распыла; К=0,001-005 - коэффициент, и установленной так, чтобы оси отверстия и расходных каналов форсунки совладали, позволяет снизить тепловой поток на форсунку от высокотемпературной зОны пламени и нагретых конструкций, атакже предотвратить выдувэние фронтапламени из камеры сгорания, т, к, препятствует прямому входу воздуха с высокой ско10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ростью в камеру сгорания через отверстиедля ввода газожидкостной струи при порывах ветра.Выполнение выходного газового каналафорсунки в виде кольцевой щели, образованной коническими, сужающимися к выходу поверхностями колпачка и корпусафорсунки, способствует тому, что газоваяструя имеет максимальную скорость на выходе из газового канала, что снижает гидравлические потери по длине газовоготракта форсунки, и направлена под углом кструе жидкости, за счет чего достигаетсяболее интенсивное дробление жидкостнойструи на капли;То, что наружные к выходу кромки жидкостного канала корпуса форсунки выступают наружу за кромки колпачка либо вкрайнем случае установлены заподлицо сними, позволяет исключить возможностьпопадания раствора льдообразующего вещества на стенки газового тракта, где, в .противном случае, происходит выпарива. ние растворителя и отложение на стенкахкристаллов, что нарушает, геометрию каналаи может в дальнейшем привести к полномуперекрытию его кристаллами и выходу генератора из строя.На фиг. 1 изображена пневмогидравлическая схема генератора; на фиг. 2 - выходная часть газожидкостной форсунки,разрез; на фиг. 3 - пример установки теплоотражающего экрана,Генератор содержит емкость 1 с раствором льдоабразующего вещества, баллон 2,имеющий запорный вентиль и заполненныйгорючим газом, газожидкостную форсунку3, камеру сгорания 4, образованную донышком 5 с отверстием, цилиндрической стенкой 6 с отверстиями для ввода воздуха иконфузором 7, устройство зажигания 8, теплоотражающий экран 9, газовую магистраль10. соединяющую баллон 2 с газовым трактом форсунки 3 и имеющую редукционныйклапан 11, запорное устройство 12 и регулируемый дроссель 13, газовую магистраль 14,соединяющую магистраль 10 с газовой подушкой емкости 1, предохранительный клапан 15, жидкостную магистраль 16,соединяющую емкость 1 с жидкостнымтрактом форсунки 3 и имеющую регулируемый дроссель 17 и запорное устройство 18.Выходная часть форсунки (фиг. 2) имееткорпус 19 с жидкостным каналом 20 дляподачи раствора льдообразующего вещества. Корпус заканчивается конической, сужающейся к выходу поверхностью 21, которая.совместно с сужающейся к выходу поверхностью 22 колпачка 23 образует выходнойгазовый канал 24 в виде кольцевой щели,Колпачок .23 центрируется и крепится не показано) относительно корпуса 19 так, что кромки 25 корпуса 19 форсунки выступают наружу за кромки 26 колпачка 23 либо в крайнем случае находятся с ними заподлицо,Теплоотражающий экран 9 (фиг, 3), выполненный из металлической пластины с отверстием, устанавливается междудонышком 5 камеры сгорания 4 и форсункой 3 с зазором так, чтобы оси отверстия экрана и расходных каналов форсунки совпадали.В исходном положении при подготовке генератора к работе запорный вентиль баллона 2 открыт, редукционный клапан 11 нагружен до давления наддува емкости 1, дроссели 13 и 17 отрегулированы нэ требуемый расход газа и жидкости, запорные устройства 12 и 18 закрыты,предохранительный клапан 15 настроен надавление, превышающее расчетное давление наддува емкости 1 на 5-10;.При включении генератора открываются зэпорные устройства 12 и 18, раствор и газ подаются в форсунку 3 по магистралям 10 и 16 соответственно. Из форсунки раствор выходит через жидкостный канал 20, а гэз через газовый канал 24, при этом раствор и газ выводятся за пределы форсунки каждый раздельно. После выхода из форсунки раствор распыливается горючим газом с образованием двухфазного потока, который проходит через отверстие в экране 9, увлекает засобой воздух и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая через отверстие в донышке 5 попадает в камеру сгорания 4, где воспламеняется устройством зажигания 8, В пламени происходит испарение льдообразующего вещества, пары которого после выхода из камеры сгорания конденсируются в атмосфере с образованием мелкодисперсного аэрозоля. В процессе работы теплоотражающий экран 9 защищает форсунку 3 от лучистоготеплового потока из камеры сгорания 4 и препятствует прямому входу воздуха в камеру сгорания через отверстие в донышке 5 при порыве ветра,что предотвращаетунос фронта пламени из объема камерь сгорания. Выключение генератора осуществляется закрытием зэпорных устройств 12 и 18При необходимости изменения режимаработы генератора изменяют настройкудросселей 13 и 17, нагрузку редукционного клапана 11, а также перемещением колпачка 23 вдоль корпуса 19 форсунки в пределахдопустимого расположения кромок 25 и 26 устанавливают площадь проходного сечения на выходе из газового канала 24 в соот1794404 ветствии с требуемой скоростью и массой расходуемого газа,Предлагаемая конструкция генератора льдообразующего аэрозоля по сравнению спрототипом обеспечивает более эффективное использование льдообразующего вещества эа счет того, что раствор подается в камеру сгорания в виде двухфазной смеси с более однородным и мелким распылом, т, к, имеется возможность изменять количество и скорость подачи раствора и газа независимо друг от друга. Это приводит к более равномерному и полному выпариванию льдообразующего вещества, а также увеличивает тепловую мощность в камере сгорания, что затрудняет гашение пламени порывами ветра.Вывод раствора и газа из форсунки по различным каналам предотвращает отложение кристаллов льдообразующего вещества на стенках газового канала, что сохраняет неизменным его геометрию и обеспечивает работу генератора в расчетном режиме с максимальным выходом ядер кристаллизации с грамма вещества,Наличие теплоотражающего экрана защищает форсунку от перерева и, как следФормула изобретения 1. Генератор льдообразующего аэрозоля, содержащий соединенные жидкостными и газовыми магистралями емкость для льдообразующего вещества и баллон для горючего газа, форсунку и камеру сгорания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности использования льдообразующего вещества, форсунка расположена перед дном камеры сгорания и между ними установлен теплоотражающий экран,2. Генератор пои. 1,о тли ча ю щи йс я тем, что теплоотражающий экран выполнен в виде металлической пластины с отверстием, диаметр б которого определяется соотношением ствие, от вскипания растворителя в жидкостном канале, что предотвращает нарушение расчетного режима работы генераторавследствие забивания жидкостного канала5 отложениями льдообраэующего вещества.Кроме того, теплоотражающий экран препятствует прямому входу воздушной струи вкамеру сгорания при порывах ветра.и гашению пламени за счет выдувания его из обь 10 ема камеры сгорания,Испытания конструкции генератора,выполненного по схеме прототипа, показали, что через 30 - 40 мин после его включенияначинаются пульсации давления в жидкосг 15 ном тракте из-за вскипания растворителя вфорсунке, при этом раствор начинает подаваться в камеру сгорания с перерывами, ачерез час, полтора его подача прекращается, Осмотр показал, что жидкостный. тракт20 форсунки забит, а температура форсункипревышает 50 С при температуре воздуха-17)С. Кроме того, обнаружены кристаллыльдообразующего вещества на стенках газового тракта.25 При испытаниях генератора предлагаемой конструкции отказов в его работе ненаблюдалось. б =2( 5 + 1 )19 а + К,где 3 - толщина пластины, м;- расстояние от корпуса форсунки до экрана,м;а - половина угла при вершине конуса распыла;К=0,001 - 0,005. коэффициент,3, Генератор поп.1, отл ич а ю щийс я тем, что выходной газовый канал форсунки выполнен в виде кольцевой щели, образованной коническими поверхностями колпачка и корпуса форсунки, при этом на. ружная кромка жидкостного канала корпуса форсунки выступает наружу за кромку колпачка или установлена заподлицо с ней.1794404 Составитель Г.КарпушинТехред М.Моргентал Корректо Слободяник дакт л. Гагарина, 101 о-издательский комбинат "Патент", г. Ужго Произв аказ 380 Тираж :Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаскэя йаб., 4/5