Appareil de combustion. L'invention a pour objet un appareil de combustion, caractériséseloni'invent.ion' parime chambre d'air et une chambre de combustion, toutes deux de révolution et coaxiales, la chani br e d'air débouchant dans la chambre de com bustion par un orifice axial de diamètre moin dre que ceux des deux chambres, la paroi de la chambre de combustion étant en matière ré fractaire et au moins un pulvérisateur pour du combustible liquide étant placé axialement dans la.
chambre d'air et étant aâencé de fa qon à envoyer à travers l'orifice de celle-ci une nappe de combustible dans la chambre de combustion, cette nappe étant dirigée suivant une surface conique à sa sortie du pulv érisa- teur, la chambre d'air étant pourvue à sa pé riphérie de conduits d'admission d'air par les quels l'air pénètre tangentiellement dans cette chambre.
Le dessin représente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'ap pareil selon l'invention, la fig. 1 étant une vue en coupe longitudinale et la fig. ? une vue en coupe transversale selon II-II de la fig. 1.
L'appareil représenté comprend un porte- pulvérisateur 1, à une extrémité 7 duquel arrive du combustible liquide, et dont, l'autre extrémité présente un pulvérisateur qui peut être à chambre de tourbillonneraient, à pulvé risation directe, ou bien qui pulvérise le com bustible au moyen d'un gaz sous pression, par exemple de l'air, ou de vapeur d'eau. Le porte- pulvérisateur et son pulvérisateur sont dispo sés axialement dans une chambre d'air cylin drique 3.
Une chambre de combustion cylin drique 2, à parois en matière réfractaire de môme axe que la chambre 3 est disposée à la suite de cette dernière, laquelle débouche dans la chambre de combustion par un orifice axial 5 dont le diamètre est inférieur à ceux des chambres. Le fond de la, chambre de combus tion est formé par un rebord saillant annu laire 4 sur lequel la chambre d'air est adaptée. Le pulvérisateur envoie à travers l'orifice 5 une nappe de combustible pulvérisé dans la chambre 2, cette nappe étant dirigée suivant une surface conique à sa. sortie de ce pulvéri sateur.
La position du pulvérisateur dans la cham bre d'air est ajustée de telle sorte que la dis tance du bord de l'orifice 5 à cette surface conique soit. par exemple inférieure à un sixième du diamètre de l'orifice 5 et que cette surface rencontre la paroi cylindrique de la chambre 2. La chambre d'air 3 est pourvue à sa périphérie d'un certain nombre de con duits d'admission. d'air 9 disposés à inter valles eirconférentiels réguliers au travers des- quels l'air provenant d'un collecteur d'air 10 pénètre tangentiellement dans la chambre d'air 3.
Pendant le fonctionnement de l'appa reil, l'air est introduit dans le collecteur 10 avec une pression appropriée de l'ordre de 25 à 50 cm d'eau à pleine charge. En raison de l'introduction tangentielle de l'air dans la chambre d'air, ce gaz se déplace en tour noyant dans la chambre vers l'orifice 5, et puisque le diamètre de cet orifice est infé rieur à. celui de la chambre d'air, la. vitesse de rotation de l'air dans cet orifice est consi dérablement accrue.
Si l'on néglige les frotte ments, la vitesse linéaire circonférentielle théorique est inversement proportionnelle au rayon du trajet suivi par l'air, en sorte que si le diamètre de l'orifice 5 est. égal à la moi tié de celui de la chambre, la. vitesse de l'air au bord de l'orifice 5 est .double de celle de l'air entrant dans la chambre 3 par les con duits 9.
Il en résulte que la nappe conique de com bustible passant près du bord de l'orifice 5 est saisie très énergiquement par l'air péné trant dans la chambre de combustion 2 au tra vers de l'orifice 5, donnant. naissance à. un mé lange très intime de combustible et d'air fa vorisant l'inflammation et la combustion dans la chambre de combustion. La: paroi de la chambre de combustion, portée à une tempé rature élevée pendant le fonctionnement, fournit de la. chaleur au combustible par ra diation et favorise ainsi l'évaporation, la vapo risation, l'inflammation et la combustion de ce dernier.
La forme de la chambre de com bustion décrite est telle qu'à la fois à l'inté rieur et à l'extérieur du cône de combustible, il se forme des tourbillons toriques qui, en par ticulier le tourbillon le plus extérieur situé au près du rebord 4, ramènent un mélange déjà, enflammé à la place où l'inflammation doit se produire, favorisant ainsi l'inflammation du combustible pénétrant dans la chambre de combustion 2. Dans ce but, ainsi qu'on peut le voir au dessin, le rapport entre le diamètre et la longueur de la chambre de combustion peut, par exemple, être compris entre 0,8 et 1,5.
Le diamètre réduit de l'orifice 5 et le re bord 4 présentent doue de l'importance non seulement pour donner à l'air une grande vi tesse, mais aussi pour propager rapidement. l'inflammation et en même temps prévenir le retour dans la chambre d'air de particules incomplètement brûlées provenant de la chambre de combustion, ce qui provoquerait la formation d'un dépôt de coke sur les par- ties froides de la chambre d'air. Dans la pra tique, on a constaté que la. longueur et le dia mètre de la chambre de combustion devaient. être à peu près égaux.
La propagation inten sive du processus de combustion dans l'appa reil décrit fait que celle-ci a lieu presque en tièrement, à l'intérieur de la. chambre de com bustion 2, de sorte que cet. appareil convien drait particulièrement dans les cas où il con vient d'éviter que la.
surface à chauffer soit exposée à la radiation intense d'une flamme, par exemple, dans le cas du chauffage d'hy drocarbures liquides dans des colonnes de dis tillation, où une surchauffe locale par une ra diation violente peut provoquer un cracking des hydrocarbures, avec comme résultat, la formation de dépôts internes de coke, la di minution du refroidissement de la colonne à l'aplomb de ces dépôts,
l'accroissement du sur- chauffage et finalement la perforation du con duit par brûlage. La forme courte et ramassée de la flamme que donne l'appareil décrit cons titue un avantage supplémentaire dans le cas, par exemple, où cet appareil constituerait l'appareil de combustion d'une installation de turbine à gaz.
On a constaté qu'un autre avantage de l'appareil décrit consistait dans une réduction de l'excès d'air nécessaire pour la combustion, c'est-à-dire dans un rendement élevé; la te neur en C0. des gaz provenant de la combus tion peut être accrue et atteindre presque le maximum théorique. L'appareil décrit est éga lement très approprié pour un fonctionnement automatique.
Le porte-pulvérisateur 1 est monté axiale- ment à l'intérieur d'un tube 6, au moyen du quel un gaz combustible arrivant en un point 8, peut pénétrer dans la chambre d'air 3 par un orifice de sottie entourant le pulvérisateur porté par le porte-pulvérisateur. On a cons taté que l'on pouvait. faire brûler du gaz com bustible dans l'appareil décrit soit seul, soit. en même temps que du combustible liquide.
Le combustible gazéux peut par exemple être utilisé pour remédier à un manque momen tané de combustible liquide. La forme d'exécution décrite permet d'ob tenir une combustion efficace à haut rende ment de combustibles même lourds, tels que du goudron. Elle permet d'éviter la formation de dépôts de coke ou de cendres et des formes de flammes défavorables ou instables sans né cessiter un excès d'air entraînant un mauvais rendement.