§ 1. Устройства для диспергирования жидкости

В мокрых пылеуловителях жидкость распыляют с помощью форсунок, которые по принципу действия подразделяют на механические и пневматические. В свою очередь механические форсунки делят на центробежные и струйные (щелевые). В мокрых пылеуловителях чаще всего применяют центробежные форсунки, реже — струйные и пневматические.

Центробежные форсунки. Работа центробежной форсунки (рис. 10.1, а) основана на закручивании жидкости в вихревой камере за счет тангенциального подвода жидкости или в спира­леобразном канале с последующим выбросом через сужающееся сопло.

Рис. 10.1. Центробежная форсунка: а — схема; б — график характеристик

Вследствие вращающегося движения жидкости по выходе из сопла поток жидкости разлетается по прямолинейным лучам, образуя полый конус из-за прекращения ограничивающего действия стенок. В соответствии с теорией Г. Н. Абрамовича скорость истечения w_и и расход жидкости V_ж через форсунку находят по следующим формулам:

; (10.1)

, (10.2)

где d_o — диаметр выходного отверстия форсунки, м; р_ф — давление жидкости перед форсункой, Па; φ — коэффициент заполнения сопла.

Коэффициент расхода жидкости через сопло К_ж определяют по формуле

. (10.3)

Геометрическую характеристику форсунки А_ф находят из выражения

А_ф = Rπd_o/2nF_вх, (10.4)

где F_вх = nd_вх²/4 — площадь сечения входного канала, м²; п — число входных каналов; R и d_вх — размеры, м, показанные на рис. 10.1, а.

Коэффициент заполнения сопла φ, угол раскрытия факела α и геометрическая характеристика форсунки А_ф связаны между собой следующими зависимостями:

; (10.5)

. (10.6

Угол раскрытия факела а может изменяться в широких пределах (от 8 до 180°).

Параметры форсунки К_ж,, φ, α могут быть найдены по графику (рис. 10.1, б). Расчет форсунки ведут в следующей последовательности: выбирают желаемый угол раскрытия факела а, по графику (см. рис. 10.1, б) находят величины К_ж,, φ, А_ф; по формулам вычисляют диаметр выходного отверстия форсунки d_о, и скорость истечения; по формуле (10.4) рассчитывают эксцентриситет R, задаваясь F_вх и п (от 1 до 4). Внутренний диаметр камеры закручивания принимают равным D = 2R + d_вх , высоту камеры закручивания Н = 1,2d_вх, угол конусности на входе в сопло 90—120°.

Для определения среднего размера капель d_к, получающихся при распыливании жидкостей центробежными форсунками, пользуются исключительно зависимостями, полученными в результате обработки экспериментальных данных методами теории подобия. Например, для центробежных форсунок с тангенциальным подводом воды предложена формула

dк/dо = 18,3/Re^0,59, (10/7)

где d_o — диаметр выходного отверстия сопла, м; Re=w_эd_o/υ_ж — число Рейнольдса, рассчитанное по эквивалентной скорости в сопле w_э = .

Экспериментально установлено, что размер капель увеличивается с увеличением диаметра выходного отверстия d_o и вязкости жидкости (1 и уменьшается с ростом давления перед форсункой. Обычно размер капель не превышает d_к≤0,06d_o. Распределение капель по размерам хорошо подчиняется логарифмически нормальному закону. Для получения сплошного конуса распыления применяют форсунки с двойным подводом жидкости (рис. 10.2). При этом необходимо соблюдать правильное соотношение между вращающейся жидкостью и жидкостью, подаваемой в осевую струю. Двойной подвод жидкости значительно увеличивает диаметр получающихся капель.

Рис. 10.2. Форсунка с двойным подводом жидкости: 1 — корпус; 2 — завихритель

Основные типы форсунок, применяемых в установках газоочистки. При малых расходах жидкости (до 200 кг/ч) обычно применяют форсунки Григорьева — Поляка (рис. 10.3, а) или Кертинга (рис. 10.3, б). Основным элементом форсунки Григорьева — Поляка является грибок с проточенными в нем винтовыми канавками шириной 0,7 мм и глубиной 1,4 мм. Проходя через них, жидкость завихряется и выбрасывается через сопло. В форсунке Кертинга для придания жидкости вращательного движения используют винтовой завихритель. Меняя шаг винтовой линии и угол конусности наконечника, можно получать различную форму факела.

Форсунки Лехлера (рис. 10.3, в) имеют среднюю производительность (до 1200 кг/ч). Жидкость через сквозное отверстие во вкладыше подается в кольцевой паз, откуда по винтовым каналам направляется к выходному отверстию диаметром 6 мм. Большой производительностью (до 20 000 кг/ч) характеризуются эвольвентные форсунки (рис. 10.4, а) и форсунки с разбрызгивающим конусом (рис. 10.4, б). Большой диаметр выходного отверстия (до 25 мм) обеспечивает высокую производительность и надежность работы на оборотной воде. Однако грубое распыление жидкости не всегда допускает возможность их применения.

Рис. 10.3. Форсунки малой и средней производительности конструкции: а — Григорьева—Поляка; б — Кертинга; в — Лехлера. 1 — корпус; 2 — грибок,; 3 - распылитель; 4 — прокладка; 5 — накидная гайка; 6 — завихритель; 7 — вкладыш

Рис. 10.4. Форсунки большой производительности: а — эвольвентная; 6 — с разбрызгивающим конусом,; в — конструкции ВТИ с двойным подводом воды.

Особенностью форсунок ВТИ (рис. 10.4, в) является двойной подвод воды (осевой и тангенциальный), что обеспечивает получение сплошного конуса распыления.

Пневматические форсунки в установках газоочистки практически не применяются.