Минимальный диаметр do камеры 14 зависит от характеристик обрабатываемого топлива. Характеристики топлива, а именно плотность, вязкость и другие, учитываются коэффициентом К, значение которого выбирается равным от 5 до 10 и рассчитывается известным в гидравлике способом. Проведенные авторами исследования и расчеты показали, что для более вязких видов топлива следует выбирать более высокие значения коэффициента К. Например, для мазута с вязкостью 600 сСТ при 20oC K=10.
Минимальный диаметр dо камеры 14 зависит также от заранее заданного расхода 0 жидкого топлива, проходящего через систему топливоподачи. Как уже упоминалось выше, спираль 7b струйного излучателя 7 может перемещаться вдоль его оси. При этом изменяется площадь поперечного сечения каналов 7с, что позволяет регулировать расход системы в некотором диапазоне. Каждая система имеет определенный диапазон расхода топлива. При расчете минимального диаметра do камеры 14 можно воспользоваться средним значением между минимальным и максимальным значениями расхода. Но использовать среднее значение расхода топлива можно только в том случае, если максимальное и минимальное значения расхода 0 отличаются друг от друга не более, чем на 100% В том случае, если расход может изменяться в процессе работы более, чем на 100% целесообразно использовать два устройства, работающих параллельно.
Минимальный диаметр do камеры 14 зависит также от величины заранее заданного давления Р2 в потоке жидкого топлива на выходе из указанной камеры. Эта величина совпадает с давлением топливоподачи и задается в зависимости от давления, требуемого для работы конкретной энергетической установки.
Используя предлагаемую авторами зависимость, определяют минимальный диаметр doкамеры 14.
Опытным путем авторами установлено, что область возникновения кавитации при выбранном давлении Рс имеет некоторую протяженность. Поэтому камера 14 может иметь минимальный диаметр do, при котором обеспечивается возникновение кавитации при заданных характеристиках системы топливоподачи, на некотором расстоянии от выхода из струйного излучателя. Это позволяет выбрать форму стенок сужающейся части 14а камеры 14 так, чтобы минимизировать гидравлическое сопротивление. В описываемом устройстве продольный размер сужающейся части 14а камеры 14 был выбран таким, чтобы обеспечить радиус скругления стенок камеры 14, равным двум минимальным диаметрам do.
Продольный размер расширяющейся части 14b камеры 14 выбирается также из соображений наименьшего гидравлического сопротивления. Вместе с тем, выходной диаметр камеры 14 должен быть таким, чтобы обеспечить удобную стыковку с выходным патрубком 3. Из гидравлики известно, что наименьшее гидравлическое сопротивление будут иметь конические стенки, расходящиеся под углом, не превышающим 10o. Из этих соображений и определен продольный размер расширяющейся части 14b камеры 14.
Устройство работает следующим образом:
Поток жидкого топлива подается по трубопроводу 5 в патрубок 2 для подачи топлива, где, проходя через винтовую вставку 6,поток приобретает вращательное движение. Затем топливо поступает в цилиндрический корпус 1.
При прохождении через каналы 7с струйного излучателя 7 поток жидкого топлива становится вихревым, и в нем возникают колебания давления, совершающиеся с ультразвуковой частотой. Поток топлива проходит через отверстие в крышке 12 и поступает в камеру 14. При прохождении потока жидкого топлива через сужающуюся часть 14а камеры 14 давление в потоке топлива снижается. При прохождении потока топлива через самую узкую часть камеры с диаметром dо давление достигает своего минимального значения. Причем, поскольку давление в потоке, как было упомянуто, меняется с ультразвуковой частотой, то при прохождении через узкую часть камеры 14 с минимальным диаметром dо минимальное значение давления в локальных областях потока становится меньше давления насыщенных паров жидкости, в результате чего в потоке возникают кавитационные полости. Затем поток жидкого топлива проходит через расширяющуюся часть 14b камеры 14, в которой происходит его торможение. Давление постепенно возрастает и даже при минимальных значениях давления остается больше давления насыщенных паров. В результате парогазовые кавитационные полости схлопываются, а имеющиеся в топливе водяные и смолисто-асфальтовые частицы разбиваются, топливо эмульгируется и гомогенизируется.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высококачественную обработку топлива, в том числе его высоковязких низкосортных типов, при относительно высоком давлении топливоподачи и относительно небольшом перепаде между давлением в потоке до струйного излучателя и давлением в потоке после струйного излучателя в сужающейся части камеры. Этим обеспечивается экономия энергии, повышается эффективность сжигания обработанного топлива и тем самым улучшается экология окружающей среды.