В статье рассмотрена проблема распыливания жидкости в трубопроводе малого диаметра. При работе центробежной форсунки, установленной в трубопроводе, возможно интенсивное осаждение на стенку трубы вылетающих из сопла капель вследствие действия инерционных сил, что может сделать процесс распыливания малоэффективным. В статье приведены результаты расчетов и экспериментальных исследований, выполненных на двух стендах: низкого давления с трубопроводом DN 100 и высокого давления с камерой DN 75. Показано, что результаты расчетов инерционного осаждения по известным методикам довольно хорошо совпадают с экспериментальными данными при низком давлении, а при высоком давлении различия могут быть существенными.

Испытания показали, что при низком давлении при всех исследованных форсунках (диаметр сопла от 0,4 до 0,8 мм) и режимах впрыска около половины или даже более половины всей распыливаемой жидкости осаждается на стенку в прифорсуночной зоне (на расстоянии до 0,25 м от форсунки). Интенсивность инерционного осаждения капель снижается при увеличении диаметра трубы, уменьшении диаметра сопла, увеличении перепада давления на форсунке и повышении давления газа в газопроводе. Применение форсунок с диаметром сопла 0,8 мм и более в трубопроводах малого диаметра представляется нецелесообразным.

Сделан вывод, что во избежание инерционного осаждения капель впрыскиваемой жидкости следует предусмотреть в точке впрыска локальное увеличение диаметра газопровода до уровня не менее DN 150, а за счет геометрии распылителя форсунки и перепада давления на ней обеспечить высокое качество распыливания жидкости.

The problem of liquid atomization in a small-diameter pipeline is studied in the present work. The use of swirl injector in a pipeline can lead to the intensive deposition of the droplets outgoing from the injector nozzle on pipelines walls due to inertial forces, thus making spraying process inefficient.

The results of calculations and experimental studies performed on two test benches (low-pressure with D = 100 mm pipeline and high-pressure with D = 75 mm chamber) are presented. It is shown that the results of calculations of inertial deposition by known methods coincide well with the experimental data at low pressure, but at high pressure the differences can be significant.

The tests showed that under low pressure about the half or more of the atomized liquid deposits on the wall near the injector (at distances up to 0.25 m from the injector) for all tested injectors (nozzle diameter from 0.4 to 0.8 mm) and in all injection modes. The intensity of the inertial deposition of droplets decreases with a pipeline diameter, with the pressure drop in injector, and with gas pressure in pipeline, and also decreases with the decrease of injector nozzle diameter. The use of injectors with a nozzle diameter of 0.8 mm and larger is not reasonable in small diameter pipelines.

The work concluded that in order to avoid inertial deposition of droplets of injected liquid, it is necessary to provide the local increase of gas pipeline diameter at the injection point to a level of at least D = 150 mm and to ensure the high quality of liquid atomization with the geometry of the spray nozzle and the pressure drop across it.