CS215300B1

CS215300B1 - Aerodynamic mixing appliance for mixing the components of the fuel mixture

Info

Publication number: CS215300B1
Application number: CS143480A
Authority: CS
Inventors: Vitalij F Surovikin; Vladimir F Antonenko; Gennadij V Babic; Michail J Bobrik; Nikolaj K Korenjak; Vasilij V Novikov; Gennadij A Volosin; Georgij A Beljajev; Alexandr V Gordejev; Nail I Galljamov; Anatolij F Krikunenko
Original assignee: Vitalij F Surovikin; Vladimir F Antonenko; Gennadij V Babic; Michail J Bobrik; Nikolaj K Korenjak; Vasilij V Novikov; Gennadij A Volosin; Georgij A Beljajev; Alexandr V Gordejev; Nail I Galljamov; Anatolij F Krikunenko
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1980-03-03
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Vynález se týká aerodynamického směšovacího zařízení pro směšování složek palivové směsi, tvořeného válcovou vířivou komorou pro zviřovánl proudu plynových složek palivové směsi, zaváděného do ní alespoň jedním vstupním hrdlem, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše a umístěným u jedné její čelní stěny válcové vířivé komory, a odváděného výstupním hrdlem, zabudovaným v druhé čelní stěně válcové vířivé komory koaxiálně s její válcovou plochou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že před hlavní válcovou vířivou komorou je zabudována koaxiálně s ní uspořádaná přídavná válcová vířivá komora, opatřená axiálním otvorem v čelní stěně a alespoň jedním vstupním hrdlem plynných složek, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše a umístěným u uvedené čelní stěny, a výstupním hrdlem plynných složek zabudovaným v čelní stěně- hlavní válcové vířivé komory koaxiálně s válcovou plochou přídavné válcové vířivé komory, přičemž výstupní ústí výstupního hrdla přídavné válcové vířivé komory zasahuje do hlavní válcové vířivě komory a poměr vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek hlavní válcové vířivé komory a vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek z hlavní válcové vířivé komory a z přídavné válcové vířivé komory je 1 : 1 až 3 : 1. Obě výstupní hrdla jsou stejně dlouhá. Popis provedení s přívodní trubkou upevněnou v otvoru čelní stěny přídavné válcové vířivé komory. Vynález je nejlépe patrný z obr. 1The invention relates to an aerodynamic mixing device for mixing the fuel mixture components formed a cylindrical swirl chamber for the swirl of the stream gas components of the fuel mixture introduced into the gas mixture with at least one entry throat arranged tangentially to its cylindrical surface and positioned u one of its front walls of the cylindrical swirl chamber, and drained the outlet neck embedded in the other the front wall of the cylindrical swirl chamber coaxially with its cylindrical surface. The essence of the invention lies in that before the main one the cylindrical vortex chamber is coaxially mounted an additional cylindrical swirl chamber arranged with it, provided with an axial opening in the front wall and at least one inlet neck of the gaseous components arranged tangentially to its cylindrical surface and positioned at said front wall, and the outlet port of the gaseous components built into the face-main cylinder swirl chambers coaxially with the cylindrical additional surface a cylindrical swirl chamber, with an outlet orifice the outlet neck of the additional cylindrical swirl chamber extends into the main cylindrical swirl chamber and the ratio the internal diameter of the gaseous components outlet main cylindrical swirl chamber and inner diameter outlet of the gaseous components from the main cylindrical swirl chambers and an additional cylindrical swirl chamber is 1: 1 to 3: 1 long. Description of design with inlet pipe fixed additional cylindrical whirling in the front wall opening chamber. The invention is best seen in Figure 1

Description

(54) Aerodynamické směšovací zařízení pro směšování složek palivové směsi(54) Aerodynamic mixing device for mixing fuel mixture components

Vynález se týká aerodynamického směšovacího zařízení pro směšování složek palivové směsi, tvořeného válcovou vířivou komorou pro zviřovánl proudu plynových složek palivové směsi, zaváděného do ní alespoň jedním vstupním hrdlem, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše a umístěným u jedné její čelní stěny válcové vířivé komory, a odváděného výstupním hrdlem, zabudovaným v druhé čelní stěně válcové vířivé komory koaxiálně s její válcovou plochou.The invention relates to an aerodynamic mixing device for mixing fuel mixture components comprising a cylindrical vortex chamber for swirling a stream of gas components of a fuel mixture introduced into it by at least one inlet throat disposed tangentially to its cylindrical surface and disposed at one end face thereof. exhausted through an outlet throat incorporated in the second end wall of the cylindrical vortex chamber coaxially with its cylindrical surface.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že před hlavní válcovou vířivou komorou je zabudována koaxiálně s ní uspořádaná přídavná válcová vířivá komora, opatřená axiálním otvorem v čelní stěně a alespoň jedním vstupním hrdlem plynných složek, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše a umístěným u uvedené čelní stěny, a výstupním hrdlem plynných složek zabudovaným v čelní stěně- hlavní válcové vířivé komory koaxiálně s válcovou plochou přídavné válcové vířivé komory, přičemž výstupní ústí výstupního hrdla přídavné válcové vířivé komory zasahuje do hlavní válcové vířivě komory a poměr vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek hlavní válcové vířivé komory a vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek z hlavní válcové vířivé komory a z přídavné válcové vířivé komory je 1 : 1 až 3 : 1. Obě výstupní hrdla jsou stejně dlouhá. Popis provedení s přívodní trubkou upevněnou v otvoru čelní stěny přídavné válcové vířivé komory.SUMMARY OF THE INVENTION A coaxial additional cylindrical vortex chamber is provided in front of the main cylindrical vortex chamber, having an axial opening in the front wall and at least one inlet throat of the gaseous components disposed tangentially to its cylindrical surface and located at said front wall. and an outlet port of the gaseous components incorporated in the front wall of the main cylindrical vortex chamber coaxially with the cylindrical surface of the additional cylindrical vortex chamber, wherein the outlet port of the outlet throat of the additional cylindrical vortex chamber extends into the main cylindrical vortex chamber; and the inner diameter of the outlet port of the gaseous components from the main cylindrical vortex chamber and from the additional cylindrical vortex chamber is 1: 1 to 3: 1. The two orifices are equally long. Description of the design with the supply pipe mounted in the front wall opening of the additional cylindrical vortex chamber.

Vynález je nejlépe patrný z obr. 1.The invention is best seen in Figure 1.

1 5 3 0 01 5 3 0 1

Vynález se týká aerodynamického směšovacího zařízeni pro směšování složek palivové směsi. Tohoto směšovacího zařízení je možno účelně využit hlavně ve spalovacích zařízeních, jako v hořácích, vstřikovacích dýzách, jakož i v chemické výrobě jako dispergátoru činidel, 1 jako rozprašovače surovin a paliv ve výrobě technického uhlíku.The invention relates to an aerodynamic mixing device for mixing components of a fuel mixture. This mixing device can advantageously be used mainly in combustion plants, such as burners, injection nozzles, as well as in chemical production as a dispersant of reagents, 1 as a sprayer of raw materials and fuels in the production of technical carbon.

V současné době jsou hlavní charakteristiky technologických procesů, jako dokonalost spalování a teplota plamene při spalování paliv, výtěžnost a vlastnosti výsledných produktů v chemické výrobě, závislé na jakosti vytváření směsi a ria rozprašování složek palivové směsí.At present, the main characteristics of the technological processes, such as combustion excellence and flame temperature during combustion of fuels, yield and properties of the resulting products in chemical production, depend on the quality of the mixture formation and the atomization of the fuel mixture components.

V dosavadní spalovací praxi stále více uplatňovaná snaha po využití druhů tekutých paliv s vyššími vazkostml, odpadních kalů z ropného průmyslu, jakož i značně znečištěných druhů zemních a odpadních plynů vyžaduje stálé zdokonalování zařízení pro vytváření směsí a pro přípravu palivových směsí. Zvýšení spolehlivostí a provozní životnosti spalovacích zařízení je možno dosáhnout získáním kratšího plamene, vymezeného v určité vzdálenosti od ohnivzdorných stěn topeniště.In the present practice of combustion, the increasingly applied efforts to utilize higher viscosity liquid fuels, oil sludge as well as heavily polluted types of natural and waste gases require continuous improvement of the blending and preparation of fuel blends. Increasing the reliability and service life of combustion plants can be achieved by obtaining a shorter flame defined at a certain distance from the fire-resistant walls of the furnace.

Při výrobě sazí je možno zvýšení jejich výtěžnosti dosáhnout zvýšením dokonalostí spalování plynu. Udržováním předepsaného úhlu rozptylu v paprsku rozprašované suroviny v proudech dosahujících' rychlosti až 600 m/s se dosáhne zlepšení ztužujících vlastností sazí, použitých jako plnldla gumy, nacházející uplatnění ve výrobě pneumatik a jiných gumotechnlckých výrobků.In the production of carbon black, an increase in their yield can be achieved by increasing the perfection of gas combustion. By maintaining the prescribed scattering angle in the jet of the feedstock in streams at speeds of up to 600 m / s, the reinforcing properties of the carbon blacks used as fillers for rubber used in the manufacture of tires and other rubber articles are improved.

Kromě toho souvisí aerodynamika plamene a jeho hydrodynamická struktura značně s průběhem charakteristik směšovacích a rozprašovacích zařízení směsí palivo — vzduch, které· podle příslušných charakteristických hodnot mají vliv na průběh vytváření kysličníků dusíku, kysličníku uhelnatého a jiných nespálených uhlovodíků.In addition, the flame aerodynamics and its hydrodynamic structure are largely related to the characteristics of the fuel-air mixers and sprayers, which, according to their respective characteristic values, influence the formation of nitrogen oxides, carbon monoxide and other unburned hydrocarbons.

Je známo aerodynamické směšovací zařízení pro směšování složek palivové směsi tvořené válcovou vířivou komorou pro zvlřování plynných složek palivové směsi. Plynné složky jsou do vířivé komory zaváděny alespoň- jediiím vstupním hrdlem, umístěným těsně u jedné čelní stěny válcové vířivé komory a uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše, a odváděny výstupním hrdlem, umístěným v opačné ěelní stěně válcové vířivé komory a uspořádaným koaxiálně s její válcovou plochou.An aerodynamic mixing device for mixing the components of a fuel mixture formed by a cylindrical vortex chamber for crimping gaseous components of the fuel mixture is known. The gaseous components are introduced into the vortex chamber by at least one inlet throat disposed close to one end wall of the cylindrical vortex chamber and disposed tangentially to its cylindrical surface and discharged through an outlet throat disposed in the opposite face of the cylindrical vortex chamber and coaxially arranged with its cylindrical surface. .

Do vířivé komory je záváděn proud plynných uhlovodíků. Tento proud se v ní začne pohybovat ve šroubovici a proudí radiálně ke středu vířivé komory a axiálně ve Šroubovici k výstupnímu hrdlu. V pokračování svého rotačního posuvného pohybu ve výstupním hrdle proudí proud uhlovodíků z výstupního hrdla do prostoru, v němž je směšován s koncentrickým proudem vzduchu, přímo nebo mírně zvířeně vefukovaným. Proud vzduchu je zaváděn kanálem, v němž je zabudováno příslušné směšovací zařízení. Pří svém výstupním proudění indukuje vířivý proud uhlovodíků vratný proud, rotující ve stejném směru a pohybující se protisměrným dopředným posuvem. Spolupůsobením obou těchto, proudů jsou vyvíjeny akustické kmity, využívané pro směšování vzduchu s proudem uhlovodíků a s produkty spalování, vznikajícími ve spalovací komoře.A stream of gaseous hydrocarbons is injected into the swirl chamber. This stream begins to move in the helix and flows radially to the center of the swirl chamber and axially in the helix to the outlet throat. Continuing its rotational translational movement in the outlet throat, the hydrocarbon stream flows from the outlet throat to the space where it is mixed with a concentric air stream, directly or slightly vaporized. The air flow is introduced through a channel in which the respective mixing device is incorporated. At its output flow, the swirling hydrocarbon stream induces a return stream rotating in the same direction and moving in a counter-forward feed. By the action of both of these streams, acoustic oscillations are used, used to mix the air with the hydrocarbon stream and with the combustion products formed in the combustion chamber.

Účinnost rozprašování a promíchávání proudu uhlovodíků v tomto směšovacím zařízení je však stále ještě nízká. A navíc musí být vzata do úvahy vyšší spotřeba energie pro zvlřování daného proudu uhlovodíků. Použitím jen tangenciálního přívodu proudu uhlovodíků do vířivé komory a axiálního výstupu z ní je ovlivňována stabilita plamene v průběhu spalování směsi vzduchu — uhlovodík.However, the spraying and mixing efficiency of the hydrocarbon stream in this mixing device is still low. In addition, account must be taken of the higher energy consumption required to ripple a given hydrocarbon stream. By using only the tangential inlet of the hydrocarbon stream into the swirl chamber and the axial outlet therefrom, the stability of the flame during combustion of the air-hydrocarbon mixture is affected.

Úkolem tohoto vynálezu je vyvinutí aerodynamického směšovacího zařízení pro směšování' složek palivové směsi, jehož konstrukční provedení a uspořádání by bylo spojeno se zvýšenou účinnosti při rozprašování složek-paliva a při jejich (směšování a se zvýšením výkonnosti a stability plamene hořící směsi palivo — vzduch.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an aerodynamic mixing device for mixing fuel component components whose design and arrangement would be associated with increased spray-fuel efficiency and mixing (and mixing and flame performance of the burning fuel-air mixture).

Daný úkol je vyřešen u aerodynamického směšova- . čího zařízení pro směšování složek palivové směsi, tvořeného válcovou vířivou komorou pro zvlřování proudu plynných složek palivové Směsi, zaváděného do ní alespoň jedním vstupním hrdlem, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše a umístěným u jedné čelní stěny válcové vířivé komory, a odváděného výstupním hrdém, zabudovaným v druhé čelní stěně válcové vířivé komory koaxiálně s její válcovou plochou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že před hlavní válcovou vířivou komorou je zabudována koaxiálně s ní uspořádaná přídavná válcová vířivá komora, opatřená axiálním otvorem v čelní stěně a alespoň jedním vstupním hrdlem plynných složek, uspořádaným tangenciálně k její válcové ploše .a umístěným u uvedené čelní stěny, a výstupním hrdlem plynných složek, zabudovaným v čelní stěně hlavní válcové vířivé komory koaxiálně s válcovou plochou přídavné válcové vířivé komory, přičemž výstupní ústí výstupního hrdla přídavné válcové vířivé komory zasahuje do hlavní válcové vířivé komory a poměr vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek z hlavní válcové vířivé komory a vnitřního průměru výstupního hrdla plynných složek z přídavné válcové vířivé komory je 1:1 až 3:1. S podstatou vynálezu souvisí, že výstupní hrdlo plynných složek z hlavní válcové vířivé komory a výstupní hrdlo pro odvod plynných složek z přídavné válcové vířivé komory jsou stejně dlouhá. V axiálním otvoru v čelní stěně přídavné válcové vířivé komory je souose s touto komorou upevněna přívodní trubka s děrovaným nástavcem pro přívod kapalných nebo pevných složek palivové směsi, přičemž děrovaný koncový nástavec přívodní trubky končí před výstupní hranou výstupního' hrdla plynných složek palivové směsi z hlavní válcové vířivé komory ve vzdálenosti 0,1 až 3,0 vnitřního průměru tohoto výstupního hrdla.The task is solved in the aerodynamic mixer. an apparatus for mixing components of a fuel mixture comprising a cylindrical vortex chamber for corrugating a stream of gaseous components of the fuel mixture introduced into it by at least one inlet throat disposed tangentially to its cylindrical surface and disposed at one end wall of the cylindrical vortex chamber in a second end wall of the cylindrical vortex chamber coaxially with its cylindrical surface according to the invention, characterized in that an additional cylindrical vortex chamber arranged coaxially arranged in front of the main cylindrical vortex chamber is provided with an axial opening in the front wall and at least one gas inlet throat The components are disposed tangentially to its cylindrical surface and disposed at said front wall and an outlet port of the gaseous components embedded in the front wall of the main cylindrical vortex chamber coaxially with the cylindrical surface. The auxiliary cylindrical vortex chamber extends into the main cylindrical vortex chamber and the ratio of the inner diameter of the vapor outlet of the gaseous components from the main cylindrical vortex chamber to the inner diameter of the exit throat of the vapor components of the additional cylindrical vortex chamber is 1: 1 to 3: 1. It is related to the essence of the invention that the outlet of the gaseous components from the main cylindrical vortex chamber and the outlet of the gaseous components from the additional cylindrical vortex chamber are equally long. In the axial opening in the front wall of the additional cylindrical vortex chamber, a lance with a perforated nozzle for supplying liquid or solid fuel components is mounted coaxially with the latter, the perforated lance end extending in front of the outlet edge of the outlet port a vortex chamber at a distance of 0.1 to 3.0 of the inner diameter of the outlet orifice.

Zabudováním přídavné válcové vířivé komory se dosáhne zvýšení účinností při rozprašování paliva. Soustava dvou za sebou uspořádaných válcových vířivých komor umožňuje snížení hydraulického odporu výstupního hrdla hlavní vířivé komory a tímBy installing an additional cylindrical vortex chamber, an increase in fuel atomization efficiency is achieved. The set of two cylindrical vortex chambers arranged one behind the other allows the hydraulic resistance of the outlet throat of the main swirl chamber to be reduced

1 5 3 0 0 spotřeby energie při zviřování proudu uhlovodíků, aniž přitom dochází ke změně intenzity vyvíjených akustických kmitů, jakož i zvýšení stability plamene v hořící směsi palivo — vzduch. Použitím přídavné vířivé komory se také dosahuje tlumení postupu středního vratného vířivého proudu, vznikajícího v průběhu spalování, Čímž je umožněn provoz bez vibrací přívodních potrubí uhlovodíků. Volbou vhodného poměru vnitřních průměrů výstupních hrdel plynných složek z hlavní a přídavné vířivé komory v rozmezí 1:1 až 3:1 se dosahuje optimálního snížení daných složek plynných uhlovodíků, čímž je umožněno zvýšeni dokonalosti spalováni směsi palivo — vzduch.1 5 3 0 0 energy consumption in the turbulence of the hydrocarbon stream, without changing the intensity of the acoustic vibrations generated, as well as increasing the flame stability of the burning fuel-air mixture. The use of an additional vortex chamber also achieves dampening of the mean return vortex flow generated during combustion, allowing operation without vibration of the hydrocarbon feed lines. By selecting a suitable ratio of the inner diameters of the outlet portions of the gaseous components from the main and additional vortex chambers in the range of 1: 1 to 3: 1, optimum reduction of the given gaseous hydrocarbon components is achieved, thereby enabling improved combustion of the fuel-air mixture.

Zaváděním tekutých nebo pevných složek palivové směsi otvorem v čelní stěně přídavné vířivé komory se dosahuje zvýšení účinnosti při rozprašování a směšování kapek tekutých uhlovodíků nebo pevných částic uhlovodíků s proudy vzduchu, zaváděnými do vířivých komor a rotujícími různými úhlovými rychlostmi, Čímž jsou kapky ještě více rozrušovány.By introducing the liquid or solid components of the fuel mixture through an opening in the front wall of the additional vortex chamber, the efficiency of spraying and mixing the droplets of liquid hydrocarbons or solid hydrocarbon particles with air streams introduced into the vortex chambers and rotating at different angular velocities is achieved.

Provedení přívodní trubky kapalných nebo pevných složek palivově směsi s děrovaným koncovým nástavcem, končícím ve vzdálenosti 0,1 až 3,0/di před výstupním koncem výstupního hrdla plynných složek z hlavní vířivé komory, umožňuje využití uhlovodíků o vysoké vazkosti bez koksovatění paliva na vnitřním povrchu výstupního hrdla. Při tomto uspořádání dochází k prodloužení doby styku tekutých kapek s proudy vzduchu, to jest, dochází ke zlepšení odpařování a promísení palivové směsi, V porovnání s dosud známými dosahovanými promíseníml je výkon tohoto aerodynamického směšovacího zařízení podle vynálezu l,!5krát vyšší a spotřeba energie 3krát nižší. . 'The design of the liquid or solid fuel feed pipe with a perforated end piece terminating at a distance of 0.1 to 3.0 / di upstream of the outlet end of the gaseous component outlet from the main vortex chamber allows the use of high viscosity hydrocarbons without coking fuel on the inner surface outlet throat. In this arrangement, the contact time of the liquid droplets with the air streams is prolonged, i.e. the evaporation and mixing of the fuel mixture are improved. The performance of the aerodynamic mixing device according to the invention is 1.5 times higher and the energy consumption 3 times higher lower. . '

Dále je vynález blíže objasněn popisem konkrétních variant jeho provedeni, s odvoláním na výkresy, znázorňující na obr. 1 podélný řez směšovacím zařízením pro směšování složek palivové směsi podle vynálezu, na obr. 2 podélný, řez směšovacím zařízením podle obr, 1, u něhož je ve smyslu vynálezu proveden v čelní stěně přídavné vířivé komory otvor pro přívod tekutých nebo pevných složek palivové směsi, na obr. 3 podélný řez směšovacím zařízením podle obr. 2, u něhož ve smyslu vynálezu prochází otvorem v čelní stěně přídavné vířivé komory přívodní trubka tekutých nebo pevných složek palivové směsi s děrovaným koncovým nástavcem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail by reference to the drawings, in which: FIG. 1 shows a longitudinal section through the mixing device for mixing fuel components according to the invention; 3 shows a longitudinal section through the mixing device according to FIG. 2, in which, according to the invention, the liquid or solids supply pipe passes through an opening in the front wall of the additional vortex chamber; solid fuel mixture components with a perforated end cap.

Aerodynamické směšovací zařízení pro směšování složek palivové směsi (obr. lj obsahuje hlavní válcovou vířivou komoru 1 pro zviřování proudu plynných složek palivové směsi. Proud plynných složek palivové směsi je do hlavní válcové vířivé komory 1 zaváděn vstupním hrdlem 2, uspořádaným u čelní stěny 3 hlavní válcové vířivé komory 1 tangenciálně k jejž válcové ploše. Proud plynů vystupuje z hlavni válcové vířivé komory 1 výstupním hrdlem 4 plynných složek palivové směsi, zabudovaným v druhé Čelní stěně 3 hlavní válcové vířivé komory 1 koaxiálně s její válcovou plochou.An aerodynamic mixing device for mixing the fuel mixture components (FIG. 1j comprises a main cylindrical vortex chamber 1 for swirling a stream of gaseous components of the fuel mixture. The stream of gaseous components of the fuel mixture is introduced into the main cylindrical vortex chamber 1 through an inlet orifice 2 arranged at the main wall 3 The gas stream exits from the main cylindrical vortex chamber 1 through the outlet neck 4 of the gaseous components of the fuel mixture built into the second face 3 of the main cylindrical vortex chamber 1 coaxially with its cylindrical surface.

Směšovací zařízení podle vynálezu obsahuje ještě přídavnou válcovou Vířivou komoru 6. pro zviřování proudu plynných složek palivové směsi, uspořádanou koaxiálně s hlavní válcovou vířivou komorůu 1. Proud plynných složek palivové směsi je do přídavné válcové vířivé komory 6 zaváděn vstupním hrdlem 7, uspořádaným u čelní stěny 11 přídavné válcové komory 6 tangenciálně k její válcové ploše. Proud plynů vystupuje z přídavné válcové vířivé komory 6 výstupním hrdlem 8 plynných složek palivové směsi, zabudovaným axiálně do Otvoru v čelní stěně 3 hlavní· válcové vířivé komory 1 tak, že jeho výstupní konec zasahuje do hlavní válcové vířivé komory 1 koaxiálně s ni. Hlavní válcová vířívá komora l a přídavná válcová vířivá komora 6 jsou přitom spojeny společnou Čelní Stěnou 3. Poměr vnitřního průmětu dl výstupního hrdla 4 plynových složek palivové směsi z hlavní válcové vířivé komory 1 a vnitřního průměru <h výstupního hrdla 8 plynových složek palivové směsi z přídavné válcové vířivé komory 6 je U tohoto provedení volen v poměru 1:1 až 3:1. Tím se dosahuje snížení hydraulického odpoťu Ve výstupním hrdle 4 hlavní válcové vířivé komory 1 a Zvýšení stability plamene v průběhu spalování palivové směsi. Přídavná válcová vířivá komora 6 je na svém otevřeném čelním konci obvodově přivařená k čelní stěně 3 hlavní válcové vířivé komory 1, čímž hlavní válcová vířivá komora 1 a přídavná válcová Vířivá komora 6 vytvářejí nedílnou soupravu. Tato souprava směšovacího zařízeni je zabudována do přívodního kanálu 9 pro přívod spalovacího: vzduchu do spalovací komory 1B těsně před jeho Zaústěním do spalovací komory 10. Výstupní hrdlo 4 z hlavní válcové vířivé komory 1 a výstupní hrdlo 8 z přídavné válcové vířivé komory 6 jsou stejně dlouhá.The mixing device according to the invention further comprises an additional cylindrical vortex chamber 6 for swirling a stream of gaseous components of the fuel mixture arranged coaxially with the main cylindrical vortex chamber 1. The stream of gaseous components of the fuel mixture is introduced into the additional cylindrical vortex chamber 6 through an inlet neck 7 arranged at the front wall 11 of the additional cylindrical chamber 6 tangential to its cylindrical surface. The gas stream exits from the additional cylindrical vortex chamber 6 through the outlet 8 of the gaseous components of the fuel mixture built axially into the opening in the front wall 3 of the main cylindrical vortex chamber 1 so that its outlet end extends into the main cylindrical vortex chamber 1 coaxially thereto. The main cylindrical vortex chamber 1a and the additional cylindrical vortex chamber 6 are connected by a common face wall 3. The ratio of the internal projection d1 of the outlet port 4 of the gas mixture of the fuel mixture from the main cylindrical vortex chamber 1 and the inner diameter <h In this embodiment, the swirl chamber 6 is selected in a ratio of 1: 1 to 3: 1. This achieves a reduction in the hydraulic resistance at the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 and an increase in flame stability during combustion of the fuel mixture. The additional cylindrical vortex chamber 6 is circumferentially welded to the front wall 3 of the main cylindrical vortex chamber 1 at its open end end, whereby the main cylindrical vortex chamber 1 and the additional cylindrical vortex chamber 6 form an integral assembly. This mixing device set is incorporated into the combustion air supply duct 9 to the combustion chamber 1B just before it enters the combustion chamber 10. The outlet port 4 of the main cylindrical swirl chamber 1 and the outlet port 8 of the additional cylindrical swirl chamber 6 are equally long .

U varianty provedení směšovacího zařízení podle vynálezu, znázorněného na obr. 2, jé v čelní štěně 11 přídavné válcové vířivé komory 6 proveden axiální otvor 12 pro přívod tekutých nebo plynných složek palivové směsi do: přídavné válcové vířivé komory 6. Celní stěna Í1 přídavné Válcové vířivé komory 6 je Opatřena nástavcem 13 se závitovým otvorem 14 pro napojení přívodního potrubí 15 teku-., té nebo pevné složky palivové směsi. Spojení přívodního potrubí 15 s nástavcem 13 v závitu 14 je utěsněno těsněním 16.In the variant of the mixing device according to the invention shown in FIG. 2, an axial opening 12 is provided in the front puppy 11 of the additional cylindrical vortex chamber 6 for supplying the liquid or gaseous components of the fuel mixture to: the additional cylindrical vortex chamber 6. chamber 6 is provided with an extension 13 with a threaded hole 14 for connecting the inlet pipe 15 of the liquid or solid component of the fuel mixture. The connection of the supply line 15 with the extension 13 in the thread 14 is sealed by a seal 16.

U varianty provedení směšovacího zařízení podle vynálezu znázorněného na obr. 3 je znázorněna možná úprava uspořádání s přívodní trubkou 17 pro přívod tekuté nebo pevné složky palivové směsi do spalovací komory 10. Přívodní trubka 17 je přitom napojena na axiální otvor 12 v Čelní stěně 11 přídavné válcové vířivé komory 6 a je zakončená děrovaným koncovým nástavcem 18 pro rozstřikováni zaváděné tekutiny nebo pevné složky palivové směsi. Systém přívodní trubky 17 s děrovaným koncovým nástavcem 18 je přitom uspořádán tak, že děrovaný koncový nástavec 16 končí před výstupním koncem výstupního hrdla 4 z hlavní Válcové směŠOv. komory 1 ve vzdálenosti 0,1-0,3 Vnitřního průměruIn the variant of the mixing device according to the invention shown in FIG. 3, a possible modification of the arrangement with the supply pipe 17 for supplying the liquid or solid fuel component to the combustion chamber 10 is shown. The supply pipe 17 is connected to the axial opening 12 in the end wall 11 of the swirl chamber 6a is terminated by a perforated end piece 18 for spraying the introduced liquid or solid component of the fuel mixture. The feed pipe system 17 with the perforated end piece 18 is arranged such that the perforated end piece 16 terminates before the outlet end of the outlet neck 4 of the main cylinder mixer. chambers 1 at a distance of 0.1-0.3 ID

1 5 3 0 0 di výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1. Přívodní trubka 17 je v axiálním otvoru 12 a v závitu 14 nástavce 13 napojena spojovacím kusem s přírubou 19 na přívodní potrubí paliva.The inlet pipe 17 is connected in the axial bore 12 and in the thread 14 of the extension 13 by a connecting piece with a flange 19 to the fuel supply pipe.

Aerodynamické směšovací zařízení pro směšování složek palivové směsi je jako souprava zabudováno do přívodního kanálu 9 spalovacího vzduchu do spalovací komory 10, přičemž je zakotveno přiváženými podpěrami 20.An aerodynamic mixing device for mixing the components of the fuel mixture is incorporated as a kit into the combustion air supply duct 9 into the combustion chamber 10 and is anchored by the supplied supports 20.

Aerodynamické směšovací zařízení pro směšování složek palivové směsi podle vynálezu pracuje takto:The aerodynamic mixing device for mixing the fuel mixture components of the invention operates as follows:

Hlavní proud plynných, uhlovodíků je vstupním hrdlem 2 (obr. 1) vefukován do hlavní válcové vířivé komory 1 tangenciálně s její válcovou plochou pod tlakem 0,25 MPa, přičemž tento tlak překračuje kritickou hodnotu. Při svém radiálním pohybu zvýší proud směsi plynných uhlovodíků svůj úhlový moment hybností ještě před dosažením výstupního konce výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1. V důsledku tlakového rozdílu v uvedeném výstupním hrdle 4 a rozdělování celkového rotačního impulsu na vstupní hraně uvedeného výstupního hrdla 4 proudí proud směsi uhlovodíků při svém dopředném rotačním pohybu prakticky konstantní úhlovou rychlostí do spalovací komory 10. Ve spalovací komoře 10 se proud směsi uhlovodíků směšuje s popřípadě mírně zvířeným vzduchem, přiváděným přívodním kanálem 9, je zapálen a indukuje pásmo vratných proudů. Pásmo vratných proudů zaěne v důsledku své asymetrie v blízkosti geometrické osy výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 oscilovat frekvenci v rozmezí 50 až 700 Hz, čímž vyvolává akustické kmity stejné frenkvence.The main stream of gaseous hydrocarbons is blown through the inlet orifice 2 (FIG. 1) into the main cylindrical vortex chamber 1 tangentially with its cylindrical surface under a pressure of 0.25 MPa, which pressure exceeds a critical value. In its radial movement, the gaseous hydrocarbon mixture stream increases its angular momentum before reaching the outlet end of the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1. Due to the pressure difference in said outlet neck 4 and the distribution of the total rotational pulse at the inlet edge of said outlet neck 4 In the combustion chamber 10, the stream of the hydrocarbon mixture is mixed with the optionally slightly blown air supplied through the inlet duct 9, is ignited and induces a return flow zone. Due to its asymmetry near the geometric axis of the outlet throat 4 of the main cylindrical vortex chamber, the return current zone oscillates at a frequency in the range of 50 to 700 Hz, causing acoustic oscillations of the same frequency.

Současně je vstupním hrdlem 7 zaváděn do přídavné vále. vířivé komory 6 proud plynných uhlovodíků, postupující při vířivém pohybu radiálně směrem k výstupnímu hrdlu 8 této komory 6. Při daném tlakovém spádu postupuje proud uhlovodíků z výstupního hrdla 8 přídavné válcové vířivé komory k výstup.. hrdlu hlavní válcové vířivé kůmory 1. Zavedením tohoto axiálního přídavného proudu uhlovodíků do uvedeného výstupního hrdla 4 se radiální gradient hustoty proudu v uvedeném výstupním hrdle 4 značně změní, čímž se sníží jeho hydraulický odpor a současně se dosahuje snížení tlakového rozdílu potřebného pro vyvíjení víření ve výstupním hrdle 4 hlavní válcové vířivé komory 1. Jelikož průměr výstupního hrdla 8 přídavné válcové vířivé komory 8 je obvykle menší než průměr výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1, postačí pro vyvíjení víření také nižší tlakový spád.At the same time, the inlet throat 7 is introduced into the auxiliary cylinder. the vortex chamber 6 is a gaseous hydrocarbon stream advancing radially toward the outlet port 8 of the chamber 6. At a given pressure drop, the hydrocarbon stream from the outlet port 8 of the additional cylindrical vortex chamber proceeds to the outlet of the main cylindrical vortex 1. the additional stream of hydrocarbons into said outlet port 4, the radial gradient of the current density in said outlet port 4 significantly varies, thereby reducing its hydraulic resistance, while at the same time reducing the pressure differential required to generate turbulence in outlet port 4 of the main cylindrical vortex chamber. the outlet throat 8 of the additional cylindrical swirl chamber 8 is usually smaller than the diameter of the outlet throat 4 of the main cylindrical swirl chamber 1, a lower pressure drop is also sufficient to generate the swirl.

Nejvyššího možného spoluúčinku axiálního a hlavního vířivého proudu plynných uhlovodíků ve výstupním hrdle 4 hlavní válcové vířivé komory 1 výstupního hrdla 8 přídavné válcové vířivé komory 6 a vnitřního průměru di výstupního hrdla hlavni válcové vířivé komory 1 se dosáhne pří poměru vnitřních průměrů d2, d2 = 1/3. di. Při dalším snižování uvedeného poměru průměrů není již dosahováno dalšího zmenšení gradientu hustoty radiálního proudu ve výstupním hrdle 4 hlavní válcové vířivé komory 1. Při zvětšení tohoto poměru se ve výstupním hrdle 4 hlavní válcové vířivé komory 1 značně změní struktura proudění, a zachování větší hodnoty hydraulického odporu proudění má za následek značné zvýšení spotřeby energie pro vyvíjeni vyvolávaného úhlového rotačního momentu hybnosti.The highest possible coefficient of the axial and main swirling gaseous hydrocarbon streams in the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 of the outlet throat 8 of the additional cylindrical vortex chamber 6 and the inner diameter di 3. di. Further decreasing said diameter ratio no longer reduces the radial flow density gradient at the outlet throat 4 of the main cylindrical vortex chamber 1. As this ratio increases, the flow pattern of the outlet throat 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 changes markedly and maintains greater hydraulic resistance. The flow results in a considerable increase in energy consumption for exerting an angular angular momentum.

Při určitém sdružení hodnot úhlové a posuvné rychlosti vyvíjí aerodynamické směšovací zařízení rezonanční kmity o frekvenci rovné a/4L, kde L značí délku hrdla a rychlost zvuku. Z tohoto důvodu je výstupní hrdlo 4 hlavní válcové vířivé komory 1 stejně dlouhé jako výstupní hrdlo 8 přídavné válcové vířivé komory 6.With some association of angular and sliding velocity values, the aerodynamic mixer develops resonant oscillations at a frequency equal to a / 4L, where L denotes throat length and sound velocity. For this reason, the outlet neck 4 of the main cylindrical swirl chamber 1 is as long as the outlet neck 8 of the additional cylindrical swirl chamber 6.

Obecně je délka každého uvedeného výstupního hrdla 4 a 8 rovná alespoň dvěma průměrům příslušného hrdla 4, 8, čímž jsou eliminovány vnější poruchy, vznikající ve vstupním průřezu výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 a výstupního hrdla 8 přídavné válcové vířivé komory 8,Generally, the length of each of said outlet ports 4 and 8 equals at least two diameters of the respective ports 4, 8, thereby eliminating external disturbances occurring in the inlet cross-section of the outlet port 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 and the outlet portions 8 of the additional cylindrical vortex chamber 8.

Při použití tekutého uhlovodíku jako složky palivové směsi je tento tekutý uhlovodík zaváděn do Výstupního hrdla 4 hlavni válcové vířivé komory 1 přívodní trubkou 17 (obr. 3) pod tlakem 0,05 až 0,1 MPa a ve tvaru radiálních paprsků vyvíjených v děrovaném koncovém nástavci 18. Děrovaný koncový nástavec 18 přívodní trubky 17 je přitom umístěn ve vzdálenosti (0,1 až 0,3) vnitřního průměru di výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 před výstupní hranou uvedeného výstupního hrdlaWhen using a liquid hydrocarbon as a component of the fuel mixture, the liquid hydrocarbon is introduced into the outlet port 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 via a supply pipe 17 (Fig. 3) under a pressure of 0.05 to 0.1 MPa and radial beams generated in the perforated end piece 18. The perforated end piece 18 of the inlet pipe 17 is located at a distance (0.1 to 0.3) of the inner diameter di of the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 in front of the outlet edge of said outlet neck

4. Při zmenšení této vzdálenosti se sníží spoluúčinek vratného proudu a proudu složek palivové směsi, čímž se sníží intenzita víření proudů, podporující příznivě zlepšení disperze kapek tekutých uhlovodíků v proudech a zvyšující také intenzitu přestupu tepla z hořkých plynů do kapek. Zvětšení vzdáleností mezí děrovaným koncovým nástavcem 18 přívodní trubky 17 a výstupní hranou výstupního hrdla 4 je neúěelné z dále uvedených důvodů.4. Reducing this distance reduces the coefficient of the return flow and the stream of fuel mixture components, thereby reducing the vortex intensity, favorably improving the dispersion of liquid hydrocarbon droplets in the streams, and increasing the heat transfer rate from the bitter gases to the droplets. Increasing the distances between the perforated end piece 18 of the inlet pipe 17 and the outlet edge of the outlet throat 4 is unavoidable for the following reasons.

Z hlediska stability proudění nesmí být délka vý-, stupního hrdla 4 z hlavní válcové vířivé komory 1 menší než dva průměry di a větší než pět průměrů di a délka výstupního hrdla 8 z přídavné válcové vířivé komory 6 nesmí být menší než dva průměry d2 a větší než pět průměrů d2. Je-li délka uvedených hrdel 4, 8 větší, než bylo právě uvedeno, dochází v nich ke snížení úhlových rychlostí proudění složek v důsledku vzrůstu třecích odporů. S ohledem na vazbu úhlové rychlosti na výkon a frekvenci akustických kmitů se tím výkon a frenkvence akustických kmitů snižuji, což by mělo za následek snížení účinnosti rozprašování. Kromě toho má hlubší ponoření děrovaného koncového nástavce 18 přívodní trubky 17 do výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 za následek koksovatění kapek neodpařených tekutých uhlovodíků při jejich styku s poměrně chladnými stěnami výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 a výstupního kola 8 přídavné válcové vířivé komory 6.In terms of flow stability, the length of the outlet throat 4 from the main cylindrical vortex chamber 1 must not be less than two diameters d1 and more than five diameters d1 and the length of the outlet throat 8 from the additional cylindrical vortex chamber 6 must not be less than two diameters d2 and more. than the five diameters d2. If the lengths of said throats 4, 8 are larger than just mentioned, they reduce the angular velocities of the components due to the increase of the frictional resistances. With respect to the coupling of the angular velocity to the power and frequency of the acoustic vibrations, the power and the frequency of the acoustic vibrations are thereby reduced, which would result in a decrease in the spraying efficiency. In addition, the deeper immersion of the perforated end piece 18 of the lance 17 into the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 results in coking of droplets of volatile liquid hydrocarbons upon contact with the relatively cold walls of the outlet neck 4 of the main cylindrical vortex chamber 1 and the outlet wheel 8 chambers 6.

Dále Jsou uvedeny příklady konkrétních variant provedení směšovacího zařízení pro aerodynamické směšování složek palivové, směsi podle vynálezu.The following are examples of specific embodiments of the mixing device for aerodynamic mixing of fuel components according to the invention.

1 5 3 0 01 5 3 0 1

Příklad 1Example 1

Přívodním kanálem 9 je přiváděn spalovací vzduch o teplotě 350 °C a tlaku 10 kPa, při průtočném množství 1200 kg/h, Do hlavní válcové vířivé komory 1 je vstupním hrdlem 2 zaváděn zemní plyn o tlaku 80 kPa při průtočném množství 35 m?/h. Do přídavné válcové vířivé komory G je vstupním hrdlem 7 zaváděn rovněž zemní plyn o tlaku 60 kPa při průtočném množství 35 m³/h. Spoluúčlnkem vířivých proudů vzduchu a plynů ze spalovací komory 10 vzniká akustické kmitání o intenzitě 138 dB a frekvenci 10 kHz.Combustion air at a temperature of 350 ° C and a pressure of 10 kPa is supplied through the inlet duct 9 at a flow rate of 1200 kg / h. . Natural gas at a pressure of 60 kPa at a flow rate of 35 m ³ / h is also introduced into the additional cylindrical vortex chamber G through the inlet throat 7. The eddy current of air and gases from the combustion chamber 10 results in an acoustic oscillation of 138 dB and a frequency of 10 kHz.

Délky výstupního hrdla 4 hlavní válcové vířivé komory 1 a výstupního hrdla 8 přídavné válcové vířivé komory 6 jsou vzájemně stejné.The lengths of the outlet neck 4 of the main cylindrical swirl chamber 1 and the outlet neck 8 of the additional cylindrical swirl chamber 6 are mutually equal.

Přívodním kanálem 9 (obr. 3) je přiváděn vzduch o teplotě 350 °C a tlaku 10 kPa, při průtočném množství 1200 kg/h. Do vstupních hrdel 2 a 7 hlavní vále, vířivé komory 1 a přídavné vále. vířivé komory 6 je rovněž zaváděn vzduch o tlaku 80 kPa. Vzájemným účinkem vířivých proudů vzduchu a plynů ze spalovací komory 10 jsou vyvíjeny akustické kmity o Intenzitě 146 dB a frenkvenci 10 kHz. Rozprášený olej o velikosti kapiček do 60 μτη je vstřikován do spalovací komory 10 přívodní trubkou 17 s děrovaným koncovým nástavcem 18. Ve spalovací komoře 10 je olej zoxldován až na sazový stav. V porovnání s dosud známými směšovacími zařízeními je u tohoto aerodynamického směšovacího zařízení podle vynálezu jeho výkon l,5krát vyšší a spotřeba energie 3krát nižší.Inlet duct 9 (Fig. 3) supplies air at a temperature of 350 ° C and a pressure of 10 kPa at a flow rate of 1200 kg / h. The main cylinder, the swirl chambers 1 and the auxiliary cylinder are inserted into the inlet orifices 2 and 7. In the swirl chamber 6, air at 80 kPa is also introduced. Due to the mutual effect of the eddy air and gas streams from the combustion chamber 10, acoustic oscillations with an intensity of 146 dB and a frequency of 10 kHz are generated. Spray oil of droplet size up to 60 μτη is injected into the combustion chamber 10 via a lance 17 with a perforated end piece 18. In the combustion chamber 10, the oil is oxidized to a carbon black state. In comparison with the prior art mixing devices, the aerodynamic mixing device according to the invention has a power output of 1.5 times higher and an energy consumption of 3 times lower.

Claims

SUBJECT

An aerodynamic mixing device for mixing components of a fuel mixture, comprising a cylindrical vortex chamber for curling a stream of gaseous components of the fuel mixture introduced into it through at least one inlet throat, arranged tangentially to its cylindrical surface and located at one of its end faces and discharged through the outlet throat in the second end wall of the cylindrical vortex chamber coaxially with its cylindrical surface, characterized in that an additional cylindrical vortex chamber (6) arranged axially in the front wall (11) is provided in front of the main cylindrical vortex chamber (1) and provided axially in the end wall (11). an aperture (12) and at least one gas component inlet throat (7) disposed tangentially to its cylindrical surface and disposed at said end wall (11i) and a gas component outlet throat (8) built into the front wall (3) of the main cylindrical vortex chamber 1) coaxially with you the surface of the auxiliary swirl chamber (8), wherein the outlet orifice of the outlet throat i (8) of the auxiliary cylindrical swirl chamber (6) extends into the main cylindrical swirl chamber (1) and the internal flow ratio of the outlet throat (4) the chamber (1) and the inner diameter (d2) of the outlet port (8) of the gaseous components of the additional cylindrical vortex chamber (6) is 1: 1 to 3: 1.

An aerodynamic mixing device according to claim 1, characterized in that the gas outlet (4) from the main cylindrical swirl chamber (1) and the gas outlet (8) from the additional cylindrical swirl chamber (8) are equally long.

An aerodynamic mixing device according to claim 1, characterized in that an inlet pipe (17) with an apertured perforated pipe (17) is mounted coaxially with the chamber (8) in the axial opening (12) in the front wall (11i) of the additional cylindrical vortex chamber (6). an end piece (18) for supplying the liquid or solid components of the fuel mixture, wherein the apertured end piece (18) of the inlet pipe (17) terminates in front of the outlet edge of the gaseous fuel component outlet port (4) from the main cylindrical vortex chamber (1). a distance of 0.1 to 3.0 of the inner diameter (di) of this outlet throat (4).