researches of this process have shown the accuracy of the developed mathematical
model. In contrast to the known ones, the developed mathematical model allows to
calculate the gas-liquid medium humidity and droplet distribution immediately within
the nozzle cavity. Analysis of the results showed that during the establishment process
of liquid flow within the film nozzles there is a collision of a liquid jet with the wall of
the slotted channel. Then there is liquid flow’s turn to the wall of the slotted channel
contiguous to the slit nozzle, which leads to the destruction of the liquid jet and
to the mechanism implementation of the high-frequency disintegration for the liquid
jet in the initial stage. Calculation revealed that the dropping mechanism varies
significantly at the gasifying of the liquid film. In this case the radial interference of
liquid and gas jets occurs, which leads to the pressure space forming in this zone and,
as a result, to incipient cavitation which significantly reinforce crushing mechanism
of fluid.
Keywords
:
gasifying of the liquid film, gas-liquid medium humidity, nozzle, liquid
jet.
Распыляющие устройства (форсунки) широко применяются в про-
мышленности, в частности для впрыска топлива в газотурбинных дви-
гателях [1], в энергетике [2], а также в аэрокосмической промышлен-
ности для впрыска топлива в жидкостных ракетных двигателях [3].
Основными показателями, характеризующими качество распылива-
ния, являются мелкодисперсность и однородность по размерам капель
(монодисперсность). Наиболее перспективными, как указано в рабо-
те [4], являются следующие способы распыливания: ультразвуковое,
электростатическое, пульсационное, с предварительным газонасыще-
нием и электрогидравлическое. Это обусловлено тем, что такие спо-
собы распыливания жидкостей позволяют существенно увеличивать
долю энергии, затрачиваемой непосредственно на диспергирование.
В форсунках с предварительным газонасыщением для увеличения
поверхностной энергии газ в жидкость вводят под давлением. Пузырь-
ки газа вызывают значительное увеличение поверхностной энергии,
т.е. разрывают жидкость на капли еще до ее истечения из форсунки
и уменьшают ее эффективную вязкость [4]. Кроме того, газ частично
растворяется в жидкости, что существенно уменьшает ее энтропию.
При истечении из распылителя пузырьки газа резко расширяются до
давления окружающей среды, тем самым разрывая жидкость на мел-
кодисперсные капли. Растворенный в жидкости газ начинает десорби-
роваться и при определенных условиях жидкость вскипает.
Наиболее широкое распространение вследствие своей конструк-
тивной простоты получили форсунки с предварительным созданием
пленки жидкости. Механизм распада пленки определяется как скоро-
стью движения потока воздуха по отношению к прилегающему слою
жидкости и его параметрами, так и свойствами самой жидкости [4].
В частности, под действием сил трения на первоначально гладкой по-
верхности пленки образуются неровности, а затем неустойчивые нити
жидкости. С увеличением относительной скорости воздуха диаметр
нитей и время их существования уменьшаются, а в результате распа-
да нитей образуется большое число капель. При увеличении скорости
34 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 5
