Патент ссср 411981

ОПИСАНИЕ 4П981

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социвпистимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено ЗОХ11.1971 (№ 1688958/25-8) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 25.1.1974. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 25.ГЧ.1974

М. Кл. В 23q 11/10

G 01п 9/32

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

УДК 621.9.06(088.8) Автор изобретения

В. И. Шишкин

Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ

ИЗ РАСПЫЛЕННОЙ СТРУИ

Изобретение относится к области экспериментального исследования взаимодействия газо-жидкостной дисперсной струи с поверхностью твердого тела при охлаждении инструмента и обрабатываемых деталей распыленными смазочно-охлаждающими жидкостями в процессе резания металлов, при напылении металлов и красителей на поверхность, при распылении горючих жидкостей и т. д.

Опыты показывают, что при взаимодействии дисперсной газо-жидкостной струи с плоскостью не все капли распыленной жидкости достигают поверхности и оседают на нее.

Часть капель уносится воздушным потоком в окружающее пространство. Оседание капель распыленной жидкости определяется, в основном, скоростью движения и размером капель, т, е. их инерционностью.

При обтекании преград линии тока воздуха искривляются, а капли жидкости продолжают двигаться прямолинейно. Если запас кинетической энергии капли будет достаточным, то капли достигают поверхности преград и образуют жидкую пленку. Если же запас кинетической энергии капли будет недостаточным, то траектории капель искривляются, они следуют по линиям тока воздуха и уносятся в пространство.

Значительный практический интерес (при распылительном охлаждении, при напылении металлов и красителей), представляет значение локального притока капель распыленной жидкости на поверхность и закономерности измерения плотности оседания капель на поьерхность по радиусу от оси струи при различных ее параметрах (скорости струи, дисперсности, концентрации жидкости в струе) и при разных расстояниях от устья распылителя до поверхности.

10 Известные устройства для улавливания капель распыленной жидкости в слой нерастворимой жидкости или на закопченные стекла с последующим фотографированием под микроскопом и подсчетом уловленных капель, 15 в мерные сосуды (мензурки), установленные по диаметру сечения распыленной струи, дают возможность определить размер капель, дисперсность струи и распределение жидкости по сечению распыленной струи.

20 Однако такие устройства не позволяют оценить плотность оседания жидкости из распыленной газо-жидкостной струи на поверхность преграды при наличии взаимодействия струи с поверхностью, так как при улавлива25 нии капель непосредственно в мензурки плоскость взаимодействия отсутствует, а для улавливания капель в слой жидкости или на предметные стекла отсекается определенный объем струи и нарушается непрерывность

30 процесса взаимодействия ее с поверхностью.

411981

У,,104 мй, Р, !

Номера прореаеЙ

F; 10, м

19

27

43

0,254

0,880

1,155

3,517

7,055

4,5

14,0

23,0

35,0

53,5

0,254

1,134

2,289

5,806

12,861

1,2 — 2,8 бар

Можно собрать осевшую жидкость на любой плоский предмет, взаимодейству.ющий с распыленной газо-жидкостной струей, например диск с определенной величиной поверхности. Однако при этом, относя количество собранной жидкости в единицу времени к величине поверхности, можно определить только среднюю плотность оседания капель жидкости по всей поверхности, но нельзя найти локальную плотность оседания жидкости и распределение ее по поверхности.

Предлагаемое устройство позволяет определить локальный приток и локальную плотность оседания капель распыленной жидкости из газо-жидкостной струи на нормально расположенную плоскую поверхность на различных расстояниях по радиусу от оси струи при непрерывном процессе взаимодействия струи с поверхностью.

Оно отличается от известных тем, что диск разделен на одинаковые секторы, в которых через один выполнены радиальные прорези, расположенные в порядке возрастания их радиуса относительно центра.

На фиг. 1 изображепо описываемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, вид в плане; на фиг. 3 — зависимость локальной плотности оседания распыленной жидкости от радиуса поверхности диска;

В корпусе 1 установлен диск 2, взаимодействующий со струей верхней хорошо полированной плоскостью и центрируемый по оси струи. Диск 2 разделен рисками на десять одинаковых секторов. На пяти секторах (через один) сделаны по радиальным дугам сквозные прорези 3 — 7 (см. фиг. 2) на различных расстояниях по радиусу от центра диска.

Прорези служат для стока осевшей жидкости и выполнены через один сектор с целью устранения влияния одной прорези на другую и повышения точности измерений.

Число секторов и прорезей может быть выбрано и другим. Кольцевой зазор 8 между диском 2 и корпусом 1 устройства служит для стока жидкости с остальной поверхности диска, Геометрические характеристики рабочей поверхности диска и прорезей показаны на фиг. 1 и приведены в цифрах для опытного образца устройства в таблице, где обозначено:

D — диаметр диска, м;

b — ширина прорезей, м; (для опытного образца D = 180 мм;

b = 2,5мм).

R; — радиусы прорезей по наружной дуге, м; — номер прорези (с 3 по 7);

F; — поверхности секторов с радиусами;

/; — поверхности локального притока жидкости;

R, — средние радиусы поверхностей локального притока (;, М

Rs = 0,5 (Rs + Rz ) 15

Под каждой прорезью диска в корпусе устройства для отвода жидкости выточены канавки 9 (см. тиг. 1) с отверстиями, в которые вставлены трубки 10, соединеш|ые с мерными бюретками (на чертеже не показаны).

При выполнении опытов газо-жидкостная распыленная струя направляется нормально к плоскости диска 2, сцентрированного по оси струи. Капли жидкости, осевшие на поверхностях секторов с радиусами Я, образуют пленку, которая движется по поверхности в радиальном направлении и стекает через соответствующие прорези 3 — 7 этих секторов в канавки 9. Через трубки 10 жидкость собирается в мерные бюретки с каждого сектора отдельно.

Локальный приток жидкости М ; на каждую поверхность f; со средним радиусом R; определяется дифференциальным методом, как разность

М, > — — М вЂ” М 1 кг/сек., где М, и М, < — количества собранной жидкости в бюретки с поверхностей секторов, соо-,ветственно, с радиусами R; и R; 1 в единицу времени (кг/сек).

Локальная плотность оседания капель жидкости определяется по формуле м

= — — кг(м сек, fi и относится к среднему радиусу R,. жидкость, которая оседает на остальной поверхности диска, стекает через кольцевой зазор 8 между диском и корпусом и через трубку 10 собирается в мензурку с целью определения общего притока жидкости на всю поверхность диска.

Определение локального притока жидкости по разности количеств осевшей жидкости на двух секторах с разными радиусами является одним из положительных качеств описываемого устройства, уменьшающим погрешности измерений, Предлагаемое устройство, позволяющее определить локальный приток капель жидкости из распыленной струи на нормально расположенную плоскую поверхность, было апробировано в опытах с воздухо-водяной дисперсной струей при следующих параметрах:

Диаметр выходного сечения сопла распылителя (do) 4,9 мм

Давление распыливающего воздуха при входе в сопло (Р) 411981

Скорость струи на выходе из сопла (во) 190 — 300 м/сек

Расстояние от устья сопла до поверхности притока (h) 10 — 150 мм

Массовая концентрация жидкости в струе (q)

Среднеарифметический диаметр капель распыленной воды 7 — 17 мк

9 35 о/о

Опыты показали, что устройство обеспечивает достижение поставленной цели. На графике (см. фиг. 3) в качестве примера показано характерное изменение локальной плотности оседания распыленной жидкости m, по радиусу поверхности диска R;. График построен па основании опытов, проведенных пр и Р = 2,8 б а р, h = 25 м м q = 18 î/î H q = 31 î/o .

Качественно аналогичные зависимости т, =

=f(Rt) получены и при других исследованных параметрах воздухо-водяной струи.

Предлагаемое устройство может быть также использовано при исследованиях с жидкостями, которые имеют другие физические свойства при различных параметрах струи, Опытные данные по закономерности измерения плотности оседания распыленных жидкостей по поверхности дают возможность решать ряд важных практических задач по

5 расчету охлаждения распыленными жидкостямп, по разработке путей интенсификации осаждения капель распыленных жидкостей и т.д.

Предмет изобретения

Устройство для определения притока жидкости из распыленной струи, в корпусе которого установлен диск, расположенный пер15 пендикулярно к направлению струи и сцентрироваппый по ее оси, отличающееся гем, что, с целью определения локального притока и локальной плотности оседания капель распыленной жидкости на различных

20 расстояниях от оси струи прп непрерывном. процессе взаимодействия, диск разделен па одинаковые секторы, в которых через один выполнены радиальные прорези, расположенные в порядке возрастания их радиуса отно25 сительно центра.!

RF мл, Составитель Н. Серенкова

Техред Е. Борисова Корректор В. Жолудева

Редактор A. Бер

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1028118 Изд, № 434 Тираж 944 Подлислое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5