Устройство для пневматического распыливания жидкости

 

Использование: изобретение относится к области испытания газотурбинных двигателей в условиях воздействия различных веществ в виде аэрозольного облака и может быть использовано для повышения степени диспергирования жидкости при испытаниях двигателей летательных аппаратов. Сущность изобретения: сердечник выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, с выходным торцом, плавно переходящим в жестко приклепленный к нему конический насадок с отверстиями для истечения жидкости, и установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения. На наружной цилиндрической поверхности сопла Лаваля выполнен кольцевой выступ на корпусе со стороны сопла Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения конфузорный насадок, образующий с наружной поверхностью сопла Лаваля кольцевую полость, соединенную каналом с источником газа сообщающуюся с атмосферой посредством выходного кольцевого канала, образованного выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом на наружной поверхности сопла Лаваля. Кроме того, конический наконечник выполнен из пористого водопроницаемого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области испытания газотурбинных двигателей в условиях воздействия различных веществ в виде аэрозольного облака. При этом определяются характеристики двигателей при воздействии жидких аэрозолей различной дисперсности.

Известно распыливающее устройство, содержащее корпус с каналами для подвода жидкости и газа, камерой, переходящей в сопло Лаваля, с размещенным в камере центральным сердечником, выполненным в виде трубки, выходной торец которой размещен в сверхзвуковой части сопла Лаваля.

Недостатком данного устройства является наличие в аэрозольном облаке капель с широким диапазоном размеров, что приводит к увеличению погрешности исследования влияний дисперсности аэрозолей на характеристики ГТД. Широкий диапазон размеров капель обусловлен тем, что часть распыливаемой жидкости при истечении через кольцевой зазор попадает на поверхность сердечника и дробится под действием газа либо при отрыве от поверхности сердечника, либо при стекании с вершины сердечника. При этом образуются капли, имеющие более крупные размеры, чем при дроблении основной части жидкости, взаимодействующей с газовым потоком. Кроме того, при истечении жидкости в сверхзвуковой поток перед струей жидкости возникает скачок уплотнения, скорость газа за которым становится дозвуковой, что также снижает качество дробления.

Целью изобретения является повышение степени диспергирования жидкости при испытаниях двигателей летательных аппаратов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для пневматического распыливания жидкости, состоящем из полого цилиндрического корпуса с каналами подвода газа, плавно переходящего в сопло Лаваля и установленного в нем соосно цилиндрического сердечника с каналом подвода жидкости, согласно изобретению, сердечник выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, с выходным торцом, плавно переходящим в жестко прикрепленный к нему конический насадок с отверстиями для истечения жидкости, и установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения, на наружной цилиндрической поверхности сопла Лаваля выполнен кольцевой выступ, а на корпусе со стороны сопла Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения конфузорный насадок, образующий с наружной поверхностью сопла Лаваля кольцевую полость, соединенную каналом с источником газа и сообщающуюся с атмосферой посредством выходного кольцевого канала, образованного выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом на наружной поверхности сопла Лаваля, а конический наконечник сердечника может быть выполнен из пористого водопроницаемого материала.

На чертеже представлено устройство для пневматического распыления жидкости.

Устройство состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с каналами 2 и 3 для подвода газа, плавно переходящего в сверхзвуковое сопло Лаваля 4, цилиндрического сердечника 5, имеющего канал 6 для подвода жидкости и плавно переходящего в жестко прикрепленный к его торцевому выходу конический наконечник 7, оканчивающийся в сверхзвуковой части сопла отверстиями для истечения жидкости, и конфузорного соплового насадка 8, установленного на корпусе со стороны сопла посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения и образующего с наружной поверхностью сопла полость 12, соединенную каналом 3 с источником газа и сообщаются посредством кольцевого канала 9 с атмосферой. Кольцевой канал 9 образован зазором между выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом 10, выполненный на наружной поверхности сопла. Осевое перемещение конфузорного насадка обеспечивает регулировку площади проходного сечения кольцевого канала 9.

Сердечник 5 выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, и установлен в корпусе 1 посредством резьбового соединения с возможностью осевого перемещения. Осевым перемещением сердечника осуществляется изменение площади критического сечения сопла Лаваля и соответственно изменение рабочих параметров устройства (расходы, давления). Для фиксации сердечника в заданном положении служит контровочная гайка 11.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Осевым перемещением сердечника 5 и конфузорного насадка 8 относительно корпуса 1 устанавливают заданное соотношение площадей критического сечения в сопле Лаваля и кольцевого канала 9. Затем по каналу 3 в полость 12 подается газ под давлением, обеспечивающим достижение звуковой скорости в кольцевом канале 9 и образование за соплом Лаваля сверхзвуковой наружной кольцевой струи. При этом в сопле Лаваля происходит понижение давления вследствие эжектирования кольцевой струей. После выхода на установившийся режим по каналу 2 под давлением, обеспечивающим критический перепад, подается газ в сопло Лаваля. Газ может быть предварительно подогрет. Регулированием давлений в канале 2 и полости 12 устанавливается заданный режим, обеспечивающий за критическим сечением сопла Лаваля область разрежения, после чего производится пуск жидкости, которая под действием перепада давления движется по каналу сердечника и истекает через отверстия в сверхзвуковую область сопла Лаваля. При истечении жидкости через отверстия происходит ее первичное дробление, затем капли жидкости, двигаясь в разреженной атмосфере, вскипают, испаряются, а попадая с потоком в нормальные условия, конденсируются, образуя практически монодисперсный аэрозоль. Использование наружной эжектирующей кольцевой сверхзвуковой струи позволяет увеличить в разреженной атмосфере за счет удлинения ее протяженности, что увеличивает полноту испарения капель. Использование для подачи в сопло Лаваля через канал 2 подогретого газа значительно улучшает условия испарения капель жидкости, что увеличивает возможности создания монодисперсного аэрозоля. Использование пористого водопроницаемого наконечника 6 улучшает условия первичного дробления жидкости.

Использование предложенного устройства обеспечивает высокую степень диспергирования жидкости, что позволяет повысить качество испытаний двигателей ЛА в условиях воздействия аэрозольных облаков.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ, состоящее из полого цилиндрического корпуса с каналами подвода газа, плавно переходящего в сопло Лаваля, и установленного в нем соосно цилиндрического сердечника с каналом подвода жидкости, отличающееся тем, что сердечник выполнен с наружным диаметром, равным диаметру критического сечения сопла Лаваля, с выходным торцом, плавно переходящим в жестко прикрепленный к нему конический насадок с отверстиями для истечения жидкости, и установлен в корпусе с возможностью осевого перемещения, на наружной цилиндрической поверхности сопла Лаваля выполнен кольцевой выступ, а на корпусе со стороны сопла Лаваля установлен с возможностью осевого перемещения конфузорный насадок, образующий с наружной поверхностью сопла Лаваля кольцевую полость, соединенную каналом с источником газа и сообщащуюся с атмосферой посредством выходного кольцевого канала, образованного выходной кромкой конфузора и кольцевым выступом на наружной поверхности сопла Лаваля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конический наконечник сердечника выполнен из пористого водопроницаемого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1