Двухфазная форсунка своими руками

Форсунка для распыления воды своими руками

Многие технологические процессы напрямую зависят от качества и правильного подбора форсунок (распылителей) для воды, исходя из конкретных условий эксплуатации, в первую очередь необходимо определиться с типом распыления и выбрать наиболее подходящий для данного случая тип факела распыла.

Благодаря этим знаниям всегда можно добиться максимально эффективных результатов распыления

• распылять точное количество жидкости,
• распылять в нужное место,
• распылять в заданное время.

Это позволит вам найти наиболее целесообразное и экономичное решение, сократив не только производственные издержки, но и повысив производительность предприятия.

Гидравлическое распыление (распыление однокомпонентной среды)

Распыление воды с помощью гидравлических форсунок происходит под действием давления, которое достигается благодаря насосу, приводящим в последствии к распаду жидкости на капли. Другими словами, проходя через распыляющее устройство (форсунку), жидкостный поток приобретает довольно высокую скорость, преобразуясь в форму, способствующую быстрому распаду (струя, пленка, крупные частицы, в зависимости от принадлежности распылителя к тому или иному классу). Сужение поперечного сечения форсунки способствуют повышению скорости потока, так как потенциальная энергия преобразуется в кинетическую (скорость). На выходе из форсунки, когда давление резко падает, ламинарный поток жидкости разбивается на капли различной величины и создает определенный факел распыла. Гидравлическое распыление – простой и самый экономичный по потреблению энергии способ распыления.

Пневматическое распыление

Распыление воды с помощью пневматических форсунок происходит в результате динамического взаимодействия жидкости с потоком газа, другими словами благодаря одновременной подаче в смесительную камеру двухфазной форсунки (атомайзера) сжатого воздуха и жидкости под давлением. При пневматическом распылении определяющим фактором разрушения сплошности жидкости является воздействие скоростного потока газа, который служит для дополнительного расщепления более медленной жидкости на мельчайшие капли. Выходящий из канала газовый поток имеет большую скорость (50–300 м/с), в то время как скорость истечения жидкости сравнительно невелика. Разные скорости потока газа и жидкости создают в форсунке трение и взрывные волны, в результате чего струя жидкости как бы вытягивается в отдельные нити и разрывается в местах утончения на крайне мелкие частицы. Таким образом, за счет пневматического воздействия достигается туманообразное, мелкодисперсное распыление. К достоинствам пневматического способа распыления относятся: возможность получения относительно мелкодисперсных капель жидкости (средним диаметром порядка 100–200 мкм), менее выраженная зависимость качества распыления от расхода жидкости, надежность в эксплуатации, возможность распыления относительно вязких жидкостей.

Формы факела распыла

Благодаря внутренней конструкции, форсунки могут применяться при различных условиях, добиваясь при этом разного распыления жидкости. Основными формами факела распыла являются: «полый конус», «полный конус», «плоская струя», «полная струя». Каждый из этих факелов имеет свои особенности и может служить для своих целей. Также эти факелы распыла могут иметь различные углы раскрытия – от 0 до 130 градусов.

Распыление с факелом «полый конус»

Распыление с факелом «полый конус» достигается за счёт того, что жидкость тангенциально входит в завихрительную камеру или попадает на имеющий особую форму завихритель. В результате чего приданное потоку жидкости круговое движение приводит к тому, что на выходе из форсунки струя образует полый конус.

Отличительным моментом распыления полым конусом, является то что пятно распыляемой жидкости на поверхности орошения имеет форму кольца. Так например, при распылении воды, например, на сухой асфальт, мы получим мокрое кольцо, а центр этого кольца останется сухим.

Эти форсунки могут давать самое мелкодисперсное, туманообразное распыление. Полоконусные форсунки Lechler применяются для увлажнения, охлаждения, дезинфекции, пылеподавления и для решения многих других задач, то есть там, где необходимо создать как можно более мелкую каплю.

Распыление с факелом «полный конус»

Распыление с факелом «полный конус» достигается при помощи завихрителя, который перед выходом жидкости из форсунки определенным образом формирует ее поток. При полноконусном распылении образуется круглое, квадратное, прямоугольное или овальное пятно орошения, полностью покрытое пятнами жидкости. Форсунки этого типа орошают всю поверхность окружности.

Отличительным моментом распыления полным конусом, является то что орошение происходит исключительно равномерно, но величина капель в этом случае больше, чем у полоконусных форсунок.

Полноконусные форсунки Lechler используются для смачивания поверхностей, охлаждения, пожаротушения, пеноподавления и для других применений, то есть там, где необходимо равномерно оросить требуемую поверхность.

Распыление с факелом «плоская струя»

Распыление с факелом «плоская струя» формируется либо за счет эллиптической формы выходной части форсунки, либо за счет круглого выходного отверстия, расположенного тангенциально по отношению к специальной отражающей поверхности . Этот факел образует плоскоструйные форсунки, которые еще называют щелевыми, так как сопло форсунки обычно представляет щель, которая и формирует плоскую, расширяющуюся в стороны струю линейной формы.

Форсунки с так называемой плоскоструйной характеристикой распыла дают веерообразное или дисковидное распределение жидкости.

Эта струя имеет значительно меньшую, чем у конусных форсунок площадь, что в свою очередь существенно увеличивает ударную силу струи. Плоскоструйные форсунки Lechler применяются в процессах обработки поверхностей, мойки, чистки, смазки и в других сферах, то есть там, где необходимо с помощью распыляемой жидкости максимально сильно воздействовать на орошаемую поверхность.

Распыление с факелом «полная, цельная струя»

Распыление с факелом «полная, цельная струя» — это неразрывная струя жидкости , выходящая из отверстия. Распыления в данном случае вообще не происходит, так как жидкость, соединенная в один поток, образует одну цельную сфокусированную струю максимальной силы.

Конструкция форсунок способствует предотвращению образования завихрений внутри корпуса форсунки, что, в свою очередь, предотвращает, распад жидкости на капли на максимальной протяженности струи. В результате этого струя, покидая форсунку, на протяжении больших отрезков сохраняет свою форму и неразрывность, а значит и высокую силу удара о поверхность.

Цельноструйные форсунки Lechler используются в процессах интенсивной мойки, водоструйной резки, отсечки кромки, разрыхления или размывания шлама и донных отложений, то есть там, где необходимо точечное воздействие струей воды с максимальной силой удара.

Размер капли

Разные типы форсунок (распылителей) для воды имеют различные размеры капель. Также диапазон размеров капель зависит и от давления. При увеличении давления размер капель становится меньше.

Ниже приведена методика для определения размера капель в зависимости от объёма распыленной жидкости. Для наглядности эти данные сведены в одну таблицу:

Размеры капель указаны в микронах (1 мкм = 0,001 мм). Помимо вида, распыляемой жидкости, главными факторами, влияющими на размер капель, являются объёмный расход, давление распыла и тип форсунки. Так, например, одна и та же жидкость распыляется через одну и ту же форсунку при низком давлении более крупными, а при высоком более мелкими каплями.

Общие сведения: из числа форсунок с гидравлическим распылением самые крупные капли дают полноконоусные, а самые мелкие полоконусные форсунки. В рамках одного модельного ряда самый мелкий распыл дают форсунки с самым малым объёмным расходом, а самый крупный — с самым большим объёмным расходом. Поскольку «размер капель» высчитывается исходя из объема распыленной жидкости, именно этот параметр часто используется как опорная величина.

На момент установки впрыска воды, курс доллара уже бахнул в небо, особенно это чувствуется если нужен хороший комплект, а не дешевый «нерегулируемый» впрыск типа АЕМ-а или Snow Performance или аналогичные комплекты, работающие по мап сенсору, а не по загрузке форсунок. В простых системах Вы можете только выбрать одну из трёх форсунок разного размера, а сам впрыск включается при достижении выбранного условия, например давления во впускном коллекторе, на постоянку. Следовательно на разных режимах двигателя пропорция впрыска разная и неправильная.
У Aquamist HFS-6 управление впрыском производится с помощью импульсной модуляции в зависимости от загрузки форсунок.
Вот у меня и встала задача сделать также, только проще, следовательно и надежнее…
Вот схема Aquamist:

Недостатком данной системы, на мой взгляд, является:
1. Форсунка здесь также неуправляемая (дырка в железке :)) ), и после импульсного клапана система открытая (перекрытие подачи происходит не непосредственно в конце водяного тракта), перед форсункой, в таком случае, желательно поставить обратный клапан.
2. Давление во впускном коллекторе меняется, а давление впрыска воды нет, скорее всего корректировку расхода делает блок управления системой, но это только если его правильно подключить ко всем датчикам и правильно настроить.
3. Несмотря на пункт 2, насос может выдавать не всегда одинаковое максимальное давление, а байпасный клапан в Aquamist опция, и скорее всего, недешевая.
Что делаем Мы:
1. Для устранения недостатков (2) и (3) в системе будет использоваться настраиваемый вакуумный регулятор давления.
2. Для устранения недостатка (1) система строится на управляемой высокоскоростной электромагнитной форсунке с очень высоким качеством распыления.
3. Предыдущий пункт позволяет добиться такого же эффективного распыления при вдвое меньшем давлении, а это значит, можно использовать менее дорогой насос. Для тех кто считает, что при таком давлении нормального распыла не достичь, короткое убогое видео)) :

4. Для ювелирной дозировки впрыска воды в двигатель делаем свой блок управления «с нуля», который рассчитывает количество подаваемой в двигатель воды в зависимости от оборотов, загрузке форсунок и других факторов, которые необходимы для конкретного случая (величина буста, температура и т.д.) У меня настроено по оборотам и форсункам, а температуру на впуске я просто смотрю по датчику т.к. перевод ЭБУ в аварийный режим в случае чего, я не реализовывал (у меня сток мозги).

5. Делаем программу впрыска.
Для проверки распыла и производительности форсунок я собственноручно собрал испытательный стенд:

6. Для удешевления конструкции в качестве насоса используется бензонасос переделанный под работу на воде. Как показали испытания, коррозия ему не страшна, но воду нужно лить только дистиллированную (это касается любой системы впрыска воды и любого двигателя к которому вы не испытываете ненависти). При работе на воде из под крана или палёной дистиллированной (оказывается бывает у нас в стране и такое!) в насосе скапливаются отложения солей, которые могут привести к заклиниванию насоса.
7. Бак от омывателя ТАЗика. Хорошо встал.

Вот так происходила настройка автомобиля и калибровка водо метанола:

Контроллер разместили в салоне для удобства чип-тюнинга программы, если потребуется. Вот так он выглядит подключенный к мозгам без декоративной коробочки:

Затем смонтировали форсунки во впуск и датчик температуры воздуха, на фото хомуты затем были удалены, зачем их туда намотали не знаю.))

Огромную благодарность хочется выразить человеку, который полностью собственноручно разработал, спаял и настроил контроллер, Игорь, ты просто мозг и Человек! ))

Ни грядки, ни цветочные клумбы поливать прямо из шланга нельзя: мощная струя воды размывает почву, образует лужи и может повредить растения, посечь их листья.

Поэтому применяют специальные распылители. Вода, раздробленная ими на мелкие брызги, равномерно распределяется по довольно большой площади и тут же впитывается в землю.

Конструкций распылительных наконечников много, и некоторые из них совсем нетрудно сделать самим. О них-то мы и расскажем.

Это простейший распылительный наконечник (рис. 1). Он делается из куска металлической трубки — латунной, алюминиевой или стальной. Один конец ее сплющивают молотком до узкой, равномерной по ширине щели шириной 1 — 1,5 мм. Чтобы щель получилась аккуратной, в трубу предварительно вкладывают металлическую пластинку соответствующей толщины. Потом пластинку вынимают, удаляют с кромок щели заусенцы и неровности, обработав напильником или надфилем.

Если рабочий конец шланга снабдить универсальным переходником для сменных насадок, о котором мы рассказывали в статье «Поливочные шланги», то устанавливать и снимать веерную насадку не составит большого труда. Если переходника нет, а конец трубки слишком свободно входит в шланг, обмотайте его несколькими слоями изоляционной ленты.

Он тоже очень прост и тоже изготовлен из куска металлической трубки, диаметр которой соответствует внутреннему диаметру шланга. На один конец трубы поставьте на резьбе заглушку или надежно забейте его деревянной пробкой. В стенке трубы сделайте узкую (около 1 мм) косую прорезь под углом примерно 45° к оси. Кромки хорошо обработайте надфилем, чтобы не было заусенцев.

Боковая щель в трубе обеспечивает веерное распыление воды в секторе примерно 120° на расстояние от 3 до 7 м (при давлении воды в водопроводе 1—2 атм).

Чтобы обеспечить полив по всей окружности, надо сделать в трубе три прорези на.разных уровнях, немного перекрывающих друг друга. Правда, полив будет не совсем равномерным — вблизи распылителя участок останется почти сухим.

Компенсировать этот недостаток нетрудно — во время полива надо постепенно менять напор воды, перекрывая понемногу кран на водоразборной точке.

Щелевой распылитель подсоединяется к шлангу универсальным переходником или на резьбе с помощью ниппельных соединений.

Такой распылитель (рис. 3) можно сделать из отрезка металлической трубки длиной около 10 см. Подойдет и стандартная водопроводная труба соответствующего диаметра, которая бы плотно входила в шланг или переходник. В верхней, выходной части труба должна быть равностенной — только тогда вода будет равномерно распыляться по кругу. Поэтому, если необходимо, проточите конец трубки на токарном станке или тщательно обработайте круглым или полукруглым напильником.

Разрез кругового распылителя показан на рисунке 3. В трубку запрессовывается или впаивается металлический цилиндрик с четырьмя-шестью отверстиями для воды. В центральное отверстие цилиндрика ввернута шпилька с резьбой. На верхний конец шпильки навинчена конусная головка. Подкручивая ее, вы можете менять ширину щели между головкой и краями трубки, регулируя тем самым струю воды. Чем ^’же зазор, тем мельче распыляется вода и больше радиус орошения.

Для более равномерного распыления воды по кругу на нижней стороне конусной головки можно проточить 3— 4 концентрические какавки. Они будут «закручивать» струйки воды. Такое регулировочное устройство при давлении в водопроводной сети 1—2 атм обеспечивает равномерное распыление воды на расстояние от 5 до 10 м.

Это переносной распылитель, который обеспечивает очень мелкое и равномерное распыление воды в радиусе 1 — 2 м. Его хорошо использовать для полива плодовых деревьев и кустарников, для опрыскивания их листвы. Такой распылитель можно оставить под деревом или кустом без присмотра на длительное время — при поливе не образуется луж, не размывается почва и вся вода полностью впитывается в почву.

Общий вид и разрез турбулентного распылителя показан на рисунке 5. Изготовить его можно из консервных банок. За основу берется стандартная банка 0 8,5 см или поменьше. Из другой банки выкраиваются мелкие детали и патрубок для шланга. Детали тщательно спаиваются. Чтобы распылитель служил дольше, покройте его изнутри и снаружи лаком, лучше битумным.

Каждый из предложенных здесь распылителей можно установить на участке и оставить на время, необходимое для полива. Но для этого понадобится изготовить специальную треногу или кронштейн. Простейшая конструкция кронштейна показана на рисунке 4. На металлическом прутке длиной 100— 120 см и 0 6—8 мм установлен шарнирно-передвижной узел, который позволяет закреплять распылитель со шлангом на любой высоте и под любым углом. Пруток втыкается в землю.

У распылителей, с которыми мы вас познакомили, есть недостаток. Они орошают участок только по кругу, поэтому за один прием полить весь огород невозможно. Конструкции поливочных разбрызгивателей, равномерно захватывающих площадь прямоугольного участка, слишком сложны для самодельного изготовления. Но можно добиться такого же результата, если использовать в одной установке несколько одинаковых распылителей. Посмотрите на рисунок 6.

Здесь показано ее устройство. Установка сооружается из стандартных водопроводных труб, проложенных в междурядьях, угольников и полудюймовых тройников. Распылители устанавливаются на тройниках на таком расстоянии друг от друга, чтобы зоны их действия перекрывали друг друга, образуя сплошную и по возможности равномерную поливную зону. Это зависит от давления в водопроводной сети и от регулировки распылителей. Например, при давлении в водопроводе не ниже 1,5 атм расстояние между ними подбирается около 5—7 м. А это значит, что при 8 распылителях поливом будет одновременно охвачена прямоугольная площадь около 200—250 кв. м.

Источник