Расчет форсунок

Расчет форсунок основан на формулах истечения. Цель расчета: определения проходных сечений для мазута распылителя и воздуха идущего на сгорание. Расчет проходного сечения воздуха идущего на сгорание аналогичен расчету проходного сечения воздуха в горелках без предварительного смешения.

Рассмотрим методику расчета форсунок высокого давления:

3.1.1 Исходные данные:

а) параметры мазута: давление, температура, плотность;

б) параметры распылителя: абсолютное давление, температура, плотность;

в) расход мазута;

г) расход распылителя (удельный).

3.1.2 Цель расчета: определение конструктивных размеров форсунки.

Схема расчета представлена на рисунке 3.

1- мазут; 2 – распылитель первичный; 3 - распылитель вторичный

Рисунок 3 – Расчетная схема форсунки высокого давления

3.1.3 Порядок расчета:

3.13.1 Скорость истечения мазута из сопла

(3.1),

где μ - коэффициент истечения мазута из сопла, μ =0, 2;

ρ _м – плотность мазута, ρ _м=960 кг/м³.

3.1.3.2 Диаметр мазутного сопла

(3.2)

По этой формуле построен график (Рисунок Б2, приложение Б) по которому можно определить d_м в зависимости от расхода В_м и давления p_м.

Диаметр мазутного сопла d_м должен быть не меньше 3мм (чтобы избежать засорения).

3.1.3.3 Скорость распылителя в критическом (в узком) сечении сопла Лаваля

(3.3),

где φ – коэффициент истечения для сопла Лаваля, φ =0, 8;

М-масштаб: для воздуха М=0, 685; для сухого пара М=0, 635; для перегретого пара М=0, 667; ρ _ор – плотность распылителя: для воздуха ρ _ор=1, 29 кг/м³; для сухого пара ρ _ор=0, 804; для перегретого пара ρ _ор=0, 804; Р_р - абсолютное давление распределителя; Т_о – температура окружающей среды, Р_о – атмосферное давление.

3.1.3.4 Площадь сечения сопла Лаваля

(3.4)

3.1.3.5 Площадь выходного (конечного) сечения сопла Лаваля

(3.5)

где А – коэффициент, который определяется из таблицы А1 (Приложение А) для воздуха или пара по значению их давления.

3.1.4 Расчет смесителя

3.1.4.1 Плотность распылителя, поступающего в смеситель

(3.6),

где П – коэффициент, который определяется из таблицы А1 (Приложение А) для воздуха или пара по значению их давления.

3.1.4.2 Скорость распылителя поступающего в смеситель

(3.6 а)

3.1.4.3 Суммарная кинетическая энергия в начальном сечении смесителя, отнесенная к 1кг мазута, складывается из кинетической энергии мазута и распылителя

(3.7)

3.1.4.4 Расход энергии на смешение, отнесенный к 1кг мазута

(3.8)

3.1.4.5 Радиус капли распыленного мазута

(3.9)

3.1.4.6 Расход энергии на распыление 1кг мазута

(3.10),

где σ – коэффициент поверхностного натяжения (берется в пределах 0, 024-0, 033 Н/м).

Кинетическая энергия в выходном сечении смесителя, отнесенная к 1кг мазута

(3.11)

где - к.п.д. смесителя, = 0, 8-0, 9.

3.1.4.7 Скорость смеси на выходе

(3.12)

3.1.4.8 Температура распылителя, поступающего в смеситель

(3.13)

3.1.4.9 Энтальпия мазута и распылителя, поступающих в смеситель, отнесенная к 1 кг мазута

, Дж/кг (3.14),

где с_м – теплоемкость мазута; с_м = 1880-2050 Дж/кг· °С;

с_р- теплоемкость распылителя.

3.1.4.10 Тепло смешения и трения, отнесенное к 1 кг мазута

(3.15)

3.1.4.11 Температура смеси на выходе

(3.16)

3.1.4.12 Плотность смеси на выходе

(3.17)

3.1.4.13 Площадь смеси на выходе

(3.18)