An experimental study on liquid fuel atomization

Estudio experimental de la atomización de combustibles líquidos

En el análisis de la macroestructura de la pulverización de combustible se determinaron las características del flujo de la boquilla, sus ángulos de pulverización, la distribución del líquido en la corriente de gotas y la extensión de la corriente. Las investigaciones se llevaron a cabo con el uso de una estación de medición isotérmica, diseñada para los fines del estudio, que permite la atomización de combustible a un caudal másico de 1,5 a 15 kg h^-1 y la temperatura de hasta 120 °C. Para las mediciones, se seleccionó aceite usado como medio de atomización debido a sus importantes fluctuaciones de viscosidad con la temperatura. Los rangos de sobrepresión y temperatura de atomización se situaron entre 0,5 y 1,0 MPa y entre 20 °C y 115 °C, respectivamente. Se midió la distribución de intensidad radial del chorro de líquido para las distancias de 50 mm y 100 mm de la boquilla de combustible y la sobrepresión de 0,8 MPa, 1,0 MPa a una temperatura estable de 60 °C.

INTRODUCCIÓN

La combustión de combustibles líquidos, que son fuente de numerosos peligros para el medio ambiente, como los óxidos de nitrógeno, el óxido de carbono, los hidrocarburos aromáticos policíclicos, el hollín y los óxidos de azufre, es objeto de intensas investigaciones encaminadas a reducir su emisión. Mediante la mejora del proceso de atomización del combustible y la modificación del método de mezcla de combustible y comburente, se ha intentado reducir los efectos medioambientales limitando las cantidades de óxido de carbono y hollín en los gases de combustión.

Se observó un notable progreso en lo que respecta a las técnicas de aplicación de los combustibles líquidos como resultado de las mejoras del motor a reacción de los aviones, la turbina de gas marina y el motor de un cohete.

La combustión de combustibles líquidos es un complejo conjunto de los siguientes procesos inseparables: atomización del combustible, formación de la mezcla gota-oxidante, evaporación de las gotas, ignición de los vapores del combustible en el oxidante (inicio de la combustión), combustión con evaporación intensa de las gotas y su descomposición térmica, postcombustión de hollín, residuos de coque y óxido de carbono. Los dos primeros procesos determinan los demás y muestran los efectos más significativos en los fenómenos observados durante la combustión. La investigación principal sobre estos fenómenos comenzó con las investigaciones de los procesos que se producían durante la combustión de una sola gota de combustible estacionaria [1-3]. A continuación, se describieron mediante modelos matemáticos: a las formas iniciales, más sencillas, se añadieron sucesivamente fórmulas complementarias [4,5]. La siguiente etapa tuvo como objetivo la comprensión de las interacciones de las gotas y la descripción de la combustión del penacho de gotas [6,7]. También fueron factores importantes los parámetros termodinámicos y el entorno de las gotas.