Материал: 2471

В современных быстроходных дизелях с интенсивным процессом подачи топлива в камеру сгорания продолжительность впрыска составляет 10 − 120 поворота кулачкового вала насоса.

Величина действительного объёмного расхода топлива через форсунку составит

Т

F 0,00006 0,0000002 м2 0,2 мм2 . 265

При величине коэффициента расхода, равного 0,7, суммарная площадь сопловых отверстий составит 0,28 мм2. При числе сопловых отверстий 4 площадь сечения одного сопла Fc составит 0,07 мм2.

Зная площадь соплового отверстия, определим его диаметр dс.

Пример 11.2. Определить средний диаметр капель в процессе распыливания дизельного топлива, вытекающего из соплового отверстия диаметром 0,3 мм.

Коэффициент поверхностного натяжения при 20 0С дизельного топлива 0,029 Н/м. Действительная скорость истечения жидкости из

соплового отверстия равна 185 м/с. Плотность топлива при 20 0С

850 кг/м3.

По формуле (11.12) находим критерий Вебера

We Д2 Т dc 1852 850 0,0003 300943.

0,029

Для нахождения критерия Лапласа определим коэффициент динамической вязкости. Кинематическая вязкость дизельного топлива при 20 0С составляет 4∙10-6 м2/с. При плотности 850 кг/м3 динамиче-

ская вязкость, согласно выражению (11.5), составит 0,0034 Н∙с/м2. По формуле (11.12) определим критерий Лапласа

Определим критерий плотности [выражение (11.12)], учитывая, что впрыск топлива производится в среду с противодавлением, равным 5 МПа. При температуре воздуха в конце такта сжатия 800 К плотность воздуха составит 21,6 кг/м3.

21,6

k 850 0,025.

По формуле (11.13) определим средний диаметр капель распыленного топлива

d32 dc 2,68 к We 0,266 LР 0,073=

11.2. Определение формы распыленного топливного факела при впрыске в неподвижную среду

На рис. 11.2 показан факел распыленного топлива, где Lф – длина факела, Вф – ширина факела, ф– угол конуса факела.

Расчетную длину факела от соплового отверстия до лидирующих капель можно определить из выражения [24]:

где dc – диаметр соплового отверстия распылителя, м; Д – действительная скорость истечения топлива из сопла, м/с; – время движения факела из распылителя, с; We – критерий Вебера (формула (11.12); Мх – критерий Маха (отношение скорости потока жидкости к скорости звука); k – критерий плотности (отношение плотности воздуха к плотности топлива).

Рис. 11.2. Схема факела топлива:

I – скорость капель в поперечном сечении факела; II распределение топлива в поперечных сечениях факела; 1 внешние слои факела; 2 – внутренние слои факела

Пример 11.3. Определить путь LФ, пройденный факелом за время впрыска, равного 0,0015 с.

Диаметр сопла dc=0,3 мм, действительная скорость вытекающего топлива из сопла Д =185 м/с, критерий Вебера 300 943, критерий Маха 0,54, критерий плотности k = 0,025.

Угол конуса факела струи впрыскиваемого топлива зависит от турбулентности пульсаций жидкости в струе, воздуха в объеме факела и находится по формуле А.С. Лышевского [24]:

где Wе, LР, k – критерий Вебера, Лапласа и плотности;

2

ЭТ dc3 .

Пройденный путь факела распыленного топлива Lф зависит от времени истечения топлива из сопла и действительной средней скорости струи стр [43] :

Объем топлива VT (м3), поданный через сопловое отверстие за текущее время T (с), определяется из выражения

ленного топлива VТ за время T , то текущее число образованных капель можно найти по формуле

кущую поверхность раздробленной части струи, образованной за время T , определяют из выражения

где Vo – полный объем (м3) распыленной жидкости, поданный через сопловое отверстие в камеру сгорания; nк – общее число капель в факеле распыленного топлива

Пример 11.4. Определить общую поверхность распыленного топлива и путь, пройденный факелом.

Решение. Пусть за время впрыска, равного 0,0015 с, из одного соплового отверстия вытекает 22,5 мм3 дизельного топлива плотностью 850 кг/м3. Диаметр соплового отверстия 0,3 мм.

При среднем диаметре капли в 30 мкм, или 0,03 мм, ее объём со-

ставит V 3,14 0,033 0,000014мм3, а количество капель nк в объе-

ме распыленного топлива одного сопла будет приближенно равно 1600 000 22,5/0,000014 . При площади поверхности одной капли

Sk 3,14 0,032 0,0028мм2 общая поверхность распыленного топлива S0 составит 4480 мм2 (160 000·0,0028). Общая поверхность, создаваемая всеми соплами, составит (4480·4=17 920 мм2).

При скорости вытекающего топлива 185 м/с без противодавления за время 0,0015 с факел пройдет путь

LФ стр 0,0015 185 0,28м.

В данном разделе приведены расчетные формулы, позволяющие определять эффективное проходное сечение распылителя, число и диаметр сопловых отверстий, мелкость распыливания (средний диаметр капель), пройденный путь факела, величину его конуса, количество капель, общую поверхность распыленной жидкости, а также даны примеры расчетов.

Контрольные вопросы

1.Назначение сопловых отверстий распылителя форсунки.

2.Последовательность расчета по определению диаметра соплового отверстия.

3.Что называют мелкостью (дисперстностью) распыливания топлива?

4.Что представляет собой средний диаметр капель распыленного топлива по Заутеру?

5.Что называют дальнобойностью факела?

6.Как определяется общее число капель распыленного топлива?

7.Для какой цели определяют поверхность распыленного топлива?