Файл: Найденов, Г. Ф. Газогорелочные устройства с регулируемыми характеристиками факела.pdf

как средняя расчетная скорость:

газовых струй; В — расход газа горелкой; L0 — теоретиче­ ски необходимое количество воздуха для сгорания 1 м3топ­ лива, м3\ а — коэффициент избытка воздуха; Тв — темпера­ тура воздуха, °К-

В вихревых горелках средняя скорость воздушного по­

Вработе [20] рекомендуется задаваться скоростью воздуха

вцилиндрическом канале вихревой горелки при расчете дальнобойности в случае периферийной подачи газа как

Как видно из рис. 10, скорость сносящего потока в сече­ нии цилиндрического канала вначале растет с увеличением радиуса до своего максимального значения, а затем умень­ шается вблизи стенки канала.

Так как струя газа не должна пронизывать весь снося­ щий поток, то рассчитанные по формулам (42) и (43) значе­ ния скорости не соответствуют действительным значениям на участке дальнобойности газовой струи. С изменением глу­ бины проникновения струи в закрученный поток будет из­ меняться и средняя величина скорости сносящего потока при одном и том же расходе воздуха через горелку.

Средняя относительная скорость сносящего потока при периферийной подаче газа может быть определена интегри­

54

рованием выражения (32) по радиусу, тогда

/ hep

(0 ,5 7 e °'06n)2

На рис. 21 показаны зависимости изменения средней ско­ рости сносящего потока, взаимодействующего со струей, от глубины проникновения газовой струи в закрученный по­ ток для случая периферийной подачи газа и различных зна­ чений интенсивности крутки.

рость сносящего потока на участке дальнобойности вначале возрастает, а затем, достигнув, некоторого максимального значения, начинает уменьшаться, приближаясь к значе-

нию W[.

Величина относительной дальнобойности, для которой средняя скорость сносящего потока является максимальной, уменьшается с ростом интенсивности крутки, а соответству­ ющая этой дальнобойности относительная максимальная скорость сносящего потока возрастает. Это вытекает также

из. анализа выражений (30) и (31): с ростом п значения / макс и Wh возрастают. При интенсивности крутки 1,8

55

максимальное относительное значение скорости сносящего потока составляет 3,4 и соответствует относительной даль­

нобойности струи 0,4—0,5. С увеличением п до 4,3 Амакс уменьшается до 0,3, а относительное значение максимальной

нобойности газовых струй 0,1 < h < hMaRC практически постоянной для одного и того же значения интенсивности крутки воздушного потока.

Подача части дутьевого воздуха по осевой трубе сопро­ вождается снижением скорости сносящего потока на пери­ ферии канала и ростом скорости в его осевой области. Со­ ответствующим образом изменяется и средняя сносящая ско­ рость на участке дальнобойности газовой струи.

56

На относительное значение средней скорости сносящего потока влияет диаметр осевой трубы и доля общего расхода воздуха на горелку, подаваемая по осевому подводу (рис.

22). Изменение расхода по центральной трубе (dTp = 0,3) с S = 0,1 до б = 0,35 приводит к уменьшению средней ско­

потока на участке дальнобойности струи 0,4; 0,6 и 0,8 — соответственно на 21, 15 и 6,5%.

При расходе воздуха по трубе dTp = 0,5 зависимость

няя скорость на этом участке дальнобойности струи умень­ шается соответственно на 18 и 47%. Естественно, при этом должна увеличиться первоначальная дальнобойность га­

личина h обратно пропорциональна скорости сносящего по­ тока на участке дальнобойности газовой струи.

При расчете дальнобойности по формуле (38), т. е. при­ нимая, что сносящий поток имеет близкое к равномерному поле скоростей (формула выведена на основании эксперимен­ тов со струей, развивающейся в прямом равномерном потоке

ной дальнобойности h = 0,2 на 33%, а первоначальных даль­

в горелку скорость сносящего потока в цилиндрическом ка­ нале в плоскости ввода газовых струй зависит от характери­ стик закрученного и прямоточного потоков, а также от

57

дальнобойности струй. Сопоставление изменения расхода воздуха по сечению цилиндрического канала с изменением дальнобойности газовых струй в зависимости от количества дутьевого воздуха, подаваемого по осевому подводу, показы­ вает, что применение в одном газогорелочном устройстве за­ крученного и прямоточного потоков позволяет изменять распределение газа в дутьевом воздухе в широких пределах.

ТРАЕКТОРИЯ СТРУИ В ПОПЕРЕЧНОМ СНОСЯЩЕМ ПОТОКЕ С НЕРАВНОМЕРНЫМ ПО СЕЧЕНИЮ ПОЛЕМ СКОРОСТЕЙ

Струйный принцип перемешивания широко использу­ ется в технике, например, в различных смесительных ап­ паратах, установках химической технологии и т. п. В вихре­ вых газогорелочных устройствах также используется струй­ ный способ подготовки горючей смеси, т. е. перемешивание струй газа с потоком воздуха осуществляется при их взаи­ модействии. Поэтому для организации смесеобразования не­ обходимо знать не только характеристики закрученного воз­ душного потока, но и закономерности газовой струи, раз­ вивающейся в сносящем потоке.

Изучение аэродинамики сносимых струй было начато в связи с применением острого дутья в бессводчатых камерах горения. С помощью острого дутья в топках с цепной решет­ кой и свободным развитием пламени удалось значительно улучшить процессы догорания топлива. В связи с созданием методики расчета вторичного и острого дутья была изучена аэродинамика сносимых струй и предложена формула для определения осевой дальнобойности струи [36]:

(45)

где k — опытный коэффициент, значение которого для круг­ лых и квадратных сопел, расположенных под углом атаки

58

90°, составляет 1,5; Wlt W2 — соответственно скорости по­ тока и струи. Здесь и в дальнейшем индекс 1 будет относить величину к потоку, индекс 2 — к струе. И. И. Чернобыль­ ским и Г. М. Щеголевым [65] на гидравлической модели бы­ ла исследована закономерность распространения струи в поперечном сносящем потоке и получено следующее выраже­ ние для определения дальнобойности струи:

Ю. В. Ивановым [20]. Метод базируется на оптимальном распределении газовых струй в потоке воздуха. В резуль­ тате экспериментальных исследований было установлено, что развитие струй в поперечном потоке и протекающие при этом процессы перемешивания зависят от следующих ве­ личин: а) соотношения скоростных напоров струи и по­ перечного потока; б) размеров струй и формы сопла, из кото­ рого струя вытекает; в) угла атаки струи относительно по­ перечного потока; г) относительного шага между струями; д) коэффициента структуры струи, характеризующего ее турбулентность.

Отмеченные выше исследования проводились в условиях развития струй в плоскопараллельном равномерном потоке. Выяснение применимости полученных закономерностей в случае закрученного сносящего потока предпринято в ра­ боте [5]. Было установлено, что развитие струи в закручен­ ном потоке отличается от развития ее в плоскопараллельном потоке, и это отличие не учитывается достаточно полно при расчете глубины проникновения струй в закрученный поток. В работе предлагается ввести поправки на нерав­ номерность скоростного профиля воздушного потока и

59