離心式噴嘴

簡單離心式噴嘴

離心式噴嘴中燃油在油壓作用下通過噴嘴內(nèi)的旋流孔或旋流槽，在噴嘴內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)液膜的形式噴出噴口，液膜在離心力作用下在噴口處形成空心錐，并與空氣相互作用產(chǎn)生微小的油珠。

圖1是簡單離心式噴嘴示意圖。燃油從噴嘴旋流室頂部的切向小孔（圖1中只畫了一個(gè)，實(shí)際為兩個(gè)以上），以速度切向流入，燃油在旋流室中螺旋前進(jìn)，切向速度和軸向速度分別為和，在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)離心力的作用下，燃油并不充滿旋流室，中間存在一個(gè)與外界大氣相通的空心渦。燃油在噴口處旋轉(zhuǎn)著、呈環(huán)狀膜噴出，在出口處切向速度和軸向速度的共同作用下，油膜呈網(wǎng)錐形，此圓錐的平均夾角為β。油束離開噴口時(shí)，因不再受噴口壁的限制，與軸線成一扭角射向空間。這些連續(xù)的油束在噴口外形成空心雙曲面，如圖2所示。

雙油路離心式噴嘴

實(shí)際上對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，由于在高空巡航和低空高速飛行狀態(tài)時(shí)其空氣量和燃油量相差懸殊，這時(shí)僅靠簡單噴嘴通過改變供油壓力來改變供油量已不能滿足要求。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大和最小供油量往往相差20倍以上，供油壓差須相差400倍。為了保證噴油霧化質(zhì)量，最低油壓一般不小于0.5 MPa，則最高油壓將達(dá)200 MPa。這么高的油壓將帶來供油系統(tǒng)更高的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，很難為發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)所接受。因此，須設(shè)法采用別的措施滿足要求。

從流量公式可知，流量不僅和供油壓差的方根成比例，而且還和噴口面積成正比。為了增加供油量，可以加大噴口面積。

增大面積通常有以下兩種辦法：

（1）增加噴頭數(shù)，這在主燃燒室中幾乎不可能；

（2）在一個(gè)噴頭上布置兩個(gè)噴口，設(shè)計(jì)兩股油路分別供油，稱為主、副油路，這樣的離心式噴嘴稱為雙油路離心式噴嘴。

典型的雙油路離心式噴嘴如圖3所示，其中（a）為雙油路單噴口，（b）為雙油路雙噴口。雙油路雙噴口噴嘴可形成兩層油膜，旋轉(zhuǎn)力向相反，增加了相互間的擾動(dòng)速度，可加快油膜破裂，改善霧化2。

離心式噴嘴特點(diǎn)

離心式噴嘴的主要特點(diǎn)，靠燃油壓力將燃油在從噴嘴噴出之前先在噴嘴內(nèi)形成高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了形成在噴嘴內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，在噴嘴內(nèi)通常設(shè)有旋流槽或孔，當(dāng)燃油在油壓的作用下通過旋流槽或孔時(shí)則產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。液體離開噴口后，在離心力作用下層成薄的油膜，這對(duì)改善霧化起了重要作用，因此稱之為離心式噴嘴。

雖然有靠噴嘴旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生液體霧化的，離心力也起了同樣重要的作用，但為了名稱上的區(qū)別，及考慮到歷史上沿襲的稱呼，把后者以其旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)命名為旋轉(zhuǎn)噴嘴。

離心式噴嘴自1902年使用以來，已發(fā)展出不少類型。最早期采用螺旋槽或切向槽產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。后來改進(jìn)為旋渦室造成高速旋渦的流動(dòng)，所以有人稱這種噴嘴為旋渦噴嘴。這種離心式噴嘴由于流動(dòng)阻力損失比螺旋槽的小，并且結(jié)構(gòu)簡單、制造也較方便，所以它是離心式噴嘴的基本型式。

離心式噴嘴是一種簡單機(jī)械壓力霧化噴嘴，除了結(jié)構(gòu)簡單外，霧化能耗小和運(yùn)行可靠使它得到廣泛應(yīng)用，如燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、加熱爐，冶金爐和窯爐等熱動(dòng)力設(shè)備內(nèi)均采用這種噴嘴。

在航空燃?xì)廨啓C(jī)中，離心式噴嘴仍作為以一種主要的或基本形式的燃油噴嘴被廣泛使用。之所以被說成是主要的或基本的，是因?yàn)檫€有很多的航空燃?xì)廨啓C(jī)采用它。現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)即使采用如先進(jìn)的空氣霧化噴嘴，但是為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速范圍時(shí)氣流流速較低，氣流對(duì)燃油的作用強(qiáng)度低，而霧化效果差的問題，燃油噴出時(shí)仍設(shè)計(jì)成具有離心式噴嘴的效果，使得低轉(zhuǎn)速范圍時(shí)借助離心力的作用產(chǎn)生盡可能好的霧化性能。所以說離心式噴嘴是航空燃?xì)廨啓C(jī)燃油噴嘴的基本型，離心式噴嘴霧化的形態(tài)如圖4所示2。