DE2352568C3 - Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches - Google Patents

Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches

Info

Publication number
DE2352568C3
DE2352568C3 DE19732352568 DE2352568A DE2352568C3 DE 2352568 C3 DE2352568 C3 DE 2352568C3 DE 19732352568 DE19732352568 DE 19732352568 DE 2352568 A DE2352568 A DE 2352568A DE 2352568 C3 DE2352568 C3 DE 2352568C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion
fuel
combustion chamber
tube
oxidizing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19732352568
Other languages
English (en)
Other versions
DE2352568B2 (de
DE2352568A1 (de
Inventor
Eduard Aleksandrovitsch Mironov
Vladimir Andreevitsch Popov
Aleksandr Aleksandrovitsch Valaev
Dmitrij Georgievitsch Zimerin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gosudarstvennyj Nautschno-Issledovatelskij Energetitscheskij Institut Imeni Gm Krschischanovskogo Moskau
Original Assignee
Gosudarstvennyj Nautschno-Issledovatelskij Energetitscheskij Institut Imeni Gm Krschischanovskogo Moskau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gosudarstvennyj Nautschno-Issledovatelskij Energetitscheskij Institut Imeni Gm Krschischanovskogo Moskau filed Critical Gosudarstvennyj Nautschno-Issledovatelskij Energetitscheskij Institut Imeni Gm Krschischanovskogo Moskau
Priority to DE19732352568 priority Critical patent/DE2352568C3/de
Publication of DE2352568A1 publication Critical patent/DE2352568A1/de
Publication of DE2352568B2 publication Critical patent/DE2352568B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2352568C3 publication Critical patent/DE2352568C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R7/00Intermittent or explosive combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3.
Sie kann in Anlagen, in denen die chemische Energie eines Brennstoffs mit Hilfe von MHD-Generatoren in elektrische Energie umgewandelt wird, verwendet werden, um eine periodische Lichtstrahlung, starke Dichteschwankungen sowie einen Verbrennungsprozeß in Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen zu erzeugen.
Das detonierende Verbrennen eines brennbaren Gemisches ist bereits bekannt. Das detonierende Verbrennen unterscheidet sich vom Deflagrations-Abbrennen durch höhere Drücke, Temperaturen und Geschwindigkeiten der Verbrennungsprodukte, die bei der Detonation von Gasen, wenn sich der Brennstoff unter normalen Anfangsbedingungen befindet, 30 at, 4000° K bzw. 100 m/s erreichen.
Die hohen Geschwindigkeiten beim detonierenden Verbrennen von Gasen von 3000 bis 4000 m/s erschweren das kontinuierliche detonierende Verbrennen eines Brennstoffs in Brennkammern, da der Brennstoff mit entsprechenden Geschwindigkeiten zugeführt werden muß. Zyklisches detonierendes Verbrennen, das durch erreichbare Geschwindigkeiten, mit denen die Brennkammer mit Brennstoff gefüllt wird, darauffolgendes zwangsweises Zünden und praktisch augenblickliches, detonierendes Verbrennen des; Brennstoffs charakterisiert wird, ermöglicht es, diese Schwierigkeit zu überwinden.
Unter Berücksichtigung der Wärmebelastung der Brennkammer sowie auch beim MHD-Stromerzeugen, Erzeugen von Lichtstrahlung und bei anderen technischen Anwendungsmöglichkeiten der Kammer kann das zyklische detonierende Verbrennen eine praktische Bedeutung bei Frequenzen, die Werte von einigen 10 Hz und einigen 100 Nz erreichen, haben.
Eine bekannte Detonationsbrennkammer (US-PS 32 63 418) besteht aus einer Generatorkammer für Detonationswellen und einer Brennkammer. Sie besitzt Zuleitungsdüsen für Brennstoff und Oxydationsmittel, die an den Seitenwänden der Generatorkammer und der Brennkammer angeordnet sind, sowie eine elektrische Zündkerze, die am geschlossenen Ende der Generatorkammer angebracht ist
Die bekannte Detonationsbrennkammer dient zum zyklischen Verbrennen von flüssigen und festen Brennbzw. Kraftstoffen und Oxydationsmitteln nach dem Detonationsverfahren, um eine Zugkraft zu erzeugen. Bekanntlich ist die Verwendung von flüssigen Brennstoffen und Oxydationsmitteln mit einer Reihe von Besonderheiten verbunden, welche insbesondere auf deren Inkompressibilität und eine hohe latende Verdampfungswärme zurückzuführen sind.
Gasförmige Brennstoffe und Oxydationsmittel sind am weitesten verbreitet und am einfachsten zu handhaben. Das zyklische detonierende Verbrennen solcher Brennstoffe und Oxydationsmittel bei derartigen Frequenzen führt zu Schwierigketten, die mit dem vorzeitigen Zünden des Brennstoffes beim Füllen der Brennkammer verbunden sind, weil dieser hierbei mit durch ihn verdrängten Verbrennungsprodukten des vorhergehenden detonierenden Verbrennungsvorganges in Kontakt gerät
Bei einem bekannten Verfahren zum detonierenden Verbrennen von gasförmigen Brennstoffen in Detonationsrohren werden vor dem nächstfolgenden Füllen des Rohres mit Brennstoff die heißen Verbrennungsprodukte entweder über die Rohrwände gekühlt oder mit Hilfe von Vakuumpumpen entfernt. Sowohl das eine als auch das andere Verfahren benötigen viel Zeit. Dies hat zur Folge, daß das detonierende Verbrennen nur in aus mehreren Sekunden und sogar Minuten bestehenden Perioden erfolgen kann.
Es ist ferner ein Verfahren zur Erhöhung des Drucks bei der Verbrennung von in einem einerseits offenen Brennraum absatzweise eingeführtem und mittels Stoßwellenzündung entzündetem Gemisch bekannt-
geworden (vgl CH-PS 3 H 752), bei dem jeweils eine gegenOber der Gemischmenge kleinere Menge Gas von unter der Zündtemperatur des Gemisches liegender Temperatur zwischen die heißen Gase und die Gemischmenge gelagert wird, damit sich zwischen den s Restgasen der vorhergehenden Verbrennung und dem frisch eingeführten Gemisch eine nicht zur Verbrennung kommende, kältere Gasmenge befindet
Ahnlich ist es bskannt (vgl, US-PS 34 49 913), in einem Verfahren zur Erzeugung einer Arbeitsmasse hoher kinetischer Energie getrennt eine verdrängbare inerte Gasmasse und ein Brennstoff-Oxydationsmittel-Gemisch in eine Explosionskammer so einzuführen, daß mindestens ein erster Teil der inerten Masse vor dem Brennstoff-Oxydationsmittel-Gemisch und ein weiterer Teil der inerten Masse hinter demselben Gemisch angeordnet ist, so daß die Explosionskammer durch die verdrängbare inerte Masse »gepolsjert« wird.
Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß ein gesondertes Gas zeitlich genau abgestimmt zugeführt werden muß, um zwischen den rückströmenden Verbrennungsgasen und der neuen Füllung mit brennbarem Gemisch eine unbrennbare Gasschicht einzulagern, so daß eine Frühzündung der nächsten Ladung brennbaren Gemisches vermieden wird.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches und eine Impulsdetonations-Brennkammer zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen in verhältnismäßig einfacher Weise eine unbrennbare Trennzone vor der nächsten Ladung an brennbarem Gemisch erzeugt wird, so daß in diesem keine Frühzündung erfolgt und dadurch Frequenzen der einzelnen detonierenden Verbrennungen von größenordnungsmäßig 100 Hz und eine wesentlich höhere Leistung (Energieintensität bzw. -dichte) möglich sind.
Ein Verfahren zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches in einer Brennkammer, wobei Brennstoff und Oxydationsmittel getrennt der Brennkammer zugeführt werden und periodisch der Brennstoff gezündet wird, ist errindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die stoßartig in die Zuführungsleitungen durch eine kurzzeitige Druckerhöhung in der Brennkammer eingepreßten Verbrennungsprodukte gekühlt werden.
Erfindungsgemäß wird also die Trennzone durch die ohnehin vorhandenen Verbrennungsprodukte selbst erzeugt, die von selbst weyen ihres höheren Drucks in die Zuführungsleitung strömen und dort nur gekühlt werden müssen, um durch Absenken ihrer Temperatur eine Frühzündung der nächsten Ladung an brennbarem Gemisch zu verhindern. Da der Druck der Verbrennungsprodukte im Laufe der Zeit ohnehin abnimmt, werden dann diese durch den neuen Brennstoff und das neue Oxydationsmittel zurück in die Brennkammer gedrängt, wo die Verbrennungsprodukte die gewünschte Trennzone bilden.
Die Ausbildung der Trennzone wird ferner dadurch gefördert, daß Brennstoff und Oxydationsmittel unter verschiedenen Drücken der Brennkammer zugeführt werden.
Eine Impulsdetonations-Brennkammer (Pulsations-Brennkammer) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer eigentlichen Brennkammer in Form eines Brennrohrs, das an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist, und mit Zuführungsleitungen für Brennstoff und Oxationsmittel ist erfindungsgemaß dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen for Brennstoff und Oxydationsmittel Kühleinrichtungen zum Kühlen der Verbrennungsprodukte haben, die durch eine kurzzeitige Druckerhöhung im Brennrohr beim detonierenden Verbrennen in die Zuführungsleitungen gelangen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Ansprüche 4—7 angegeben.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und ein Ausführungsbeispiel der Impulsdetonations-Brennkammer unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Impulsdetonations-Brennkammer,
Fig.2—9 die Reihenfolge der Prozesse beim periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches in der Brennkammer,
Fig. 10—13 die Reihenfolge der Prozesse beim periodisches/ Verbrennen eines brennbaren Gemisches in der Brennkammer, wenn peric^-täch ein inertes Material, z. B. Stickstoff eingelassen wird, und
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Impulsdetonations-Brennkammer.
Die in F i g. 1 dargestellte Detonationsbrennkammer enthält ein Brennrohr 1, Zuführungsleitungen 2 für ein Oxydationsmittel und eine Zuführungsleitung 3 für ein Brennstoff, Speiseeinrichtungen 4,5 zum Versorgen des Brennrohrs 1 mit dem Oxydationsmittel und dem Brennstoff, eine Zündeinrichtung 6, Einrichtungen 7 zum Kühlen der Zuführungsleitungen für Brennstoff und Oxydationsmittel sowie eine Leitung 8 mit einem Regler 9 zum Zuführen eines inertes Gases.
In den Speiseeinrichtungen 4, 5 zum Versorgen des Brennrohrs 1 mit Brennstoff und Oxydationsmittel werden unterschiedliche Drücke aufrechterhalten. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Druck des Oxydationsmittels größer als der des Brennstoffs ist Das Oxydationsmittel 10 und der Brennstoff 11 gelangen in das Brennrohr 1, wo sie sich mischen und ein brennbares Gemisch 12 (F i g. 2) bilden. Durch Pfeile 13 wird in den Fig.2 bis 9 die Bewegungsrichtung des Brennstoffs 11 und des Oxydationsmittels 10 angegeben. Fig.3 zeigt das Auslösen einer Detonationswelle. Weiterhin verbrennt (Fig.4) das hinter der Detonationswelle 14 befindliche brennbare Gemisch 12. Der Druck der Verbrennungsprodukte IS ist bedeutend größer als der Ausgangsdruck in der Brennkammer und in den Zuführungsleitungen. F i g. 5 zeigt das Ausströmen der Verbrennungsprodukte aus dem Brennrohr 1 sowie auch das stoßertige Einpressen derselben in die Zuführungsleitungen durch eine Druckerhöhung in der Brennkammer. Die stoßanig in die Leitungen gepreßten Ve-brcnnungsprodukte 15 werden mit Hilfe der Kühleinrichtungen 7 gekühlt Es ist zu beachten, daß die Verbrennungsprodukte 15 mit geringerer Geschwindigkeit und weniger tief in die Leitung 2 mit einem höheren Druck gepreßt werden. In dem Maße, in dem der Druck im Brennrohr 1 durch Ausströmen der Verbrennungsprodukte vermindert wird, ändert sich die Strömungsrichtung in der Leitung 2 mit dem höheren Druck in die umgekehrte (F i g. 6). Die weitere Druckverminderung ruft eine Änderung der Strömungsrichtung in der Leitung mit dem geringeren Druck, d. h. in der Leitung für den Brennstoff M, hervor (Fig.7). Die in den Leitungen 2, 3 abgekühlten Verbrennungsprodukte 15 gelangen in das Brennrohr 1 und bilden eine Trennzone 16 (F ig. 8).
Wie F i g. 8 zeigt, beginnt das Oxydationsmittel 10 in
das Brennrohr zu strömen. Das Oxydationsmittel, das sich mit den gekühlten, aus der Brennstoffleitung kommenden Verbrennungsprodukten mischt, kühlt die letzteren zusätzlich. Fig.9 zeigt,daß beide Brennstoffkomponenten in das Brennrohr strömen und das brennbare Gemisch 12 bilden.
Das brennbare Gemisch 12 ist von den heißen Verbrennungsprodukten 15 des vorhergehenden Zyklus durch die Trennzone 16 getrennt, die aus den Verbrennungsprodukten besteht, die auf eine Temperatur abgekühlt sind, die unter der Entzündungstemperatur des brennbaren Gemisches liegt. Das Vorhandensein einer solchen Trennzone verhindert, daß das in das Brennrohr gelangende brennbare Gemisch vorzeitig entzündet wird. Dies wiederum ermöglicht, das Füllen des Brennrohrs mit Brennstoff zu beschleunigen und Frequenzen bis 100 Hz zu erreichen, mit denen es gefüllt und das brennbare Gemisch gezünüei wird.
Das Ausbilden der Trennzone, die die heißen Verbrennungsprodukte des vorhergehenden Zyklus und die neu zuströmende Ladung des brennbaren Gemisches trennt, wird gefördert durch zwangsläufiges Zuführen eines beliebigen inerten Gases, z. B. Stickstoffs, zum Brennrohr.
In diesem Fall wird der Stickstoff über die Leitung 8 dem Brennrohr 1 in der Nähe der Leitungen 2, 3 für Oxydationsmittel und Brennstoff nach jedem detonierenden Verbrennungszyklus zugeführt.
Die im Brennrohr während der Periode zwischen den detonierenden Verbrennungszyklen eingespritzte Stickstoffmenge sollte ausreichend sein, um eine so dicke Zone zu bilden, daß sie während ihres Durchgangs längs des Brennrohres nicht zerwirbelt (zerstört) wird. Die Zonendicke sollte gleich dem 3- bis 4fachen Brennrohrdurchmesser sein.
Die im Brennrohr beim Durchführen des Verfahrens vorlaufenden Prozesse werden verständlicher, wenn ihre in Fig. 10, 11, 12, 13 dargestellte Reihenfolge betrachtet wird.
Das Oxydationsmittel 10 und der Brennstoff 11 werden über die Leitungen 2, 3 in das Brennrohr 1 geleitet, wo sie das brennbare Gemisch 12 bilden.
Im brennbaren Gemisch wird eine Detonationswelle gezündet Die Detonationswelle 14 (F i g. 11) breitet sich im brennbaren Gemisch 12 aus. Infolge ihres hohen Drucks werden die Verbrennungsprodukte stoßartig in die Leitungen für Brennstoff und Oxydationsmittel eingepreßt, wo die Verbrennungsprodukte mit Hilfe von Wärmeaustauschern gekühlt werden. Fig. 12 zeigt das Ausströmen der Vvrbrennungsprodukte aus dem Brennrohr.
Infolge der Druckverminderung beginnen die in den Leitungen abgekühlten Verbrennungsprodukte in das Brennrohr zu strömen. Gleichzeitig wird zwangsweise dem Brennrohr ein inertes Material 17, z. B. Stickstoff, zugeführt, das sich mit den gekühlten Verbrennungsprodukten mischt und sie zusätzlich abkühlt Die abgekühlten Verbrennungsprodukte 15 und der Stickstoff bilden eine Trennzone 18, welche die heißen Verbrennungsprodukte des vorhergehenden Zyklus und die neu zuströmenden Brennstoff- und Oxydationsmittelchargen trennt
Es ist offensichtlich, daß die Trennzonen zwischen den heißen Verbrennungsprodukten des vorhergehenden Zyklus und den neu zuströmenden Brennstoff- und Oxydationsmittelladungen durch Kühlen der Verbrennungsprodukte in den Leitungen und/oder mit Hilfe des Effekts, der beim Erzeugen von voneinander unterschiedlichen Drücken in den Speiseeinrichtungen der Brennkammer entsteht, ggf. unter zusätzlicher, periodischer Zwangszufuhr eines unbrennbaren Materials, erzeugt werden können.
Nachstehend wird eine Impulsdetonations-Brennkammer (Fig. 14) ausführlich beschrieben, die ein Brennrohr 1 enthält, das in Form eines einseitig offenen Metallrohrs ausgeführt ist, dessen Länge mindestens gleich dem 40- bis 60fachen Rohrdurchmesser ist. Am
ίο geschlossenen Ende des Brennrohrs 1 sind Zuführungsleitungen 2,3 für Oxydationsmittel und Brennstoff sowie eine Leitung 8 (Fig. 1) zum Zuführen von inertem Gas eingesetzt. Die Leitungen sind aus einem Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, gefertigt. Die
is sich an das Brennrohr 1 anschließenden Leitungsabschnitte sind von Kühleinrichtungen 7 umgeben, die als Rippenwärmeaustauscher ausgeführt sind. In der Nähe
iji au\.fi 1.1!
elektrische Zündkerze 6 für das brennbare Gemisch
jo eingesetzt. Das Brennrohr 1 und die Abschnitte der Leitungen 2,3, die sich daran anschließen, befinden sich in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse 19. Zum besseren Kühlen der Leitungen und des Brennrohrs 1 wird das Gehäuse 19 mit Wasser gefüllt, das ununterbrochen über einen Zuflußstutzen und einen Abflußstutzen zirkuliert.
Nach deii. Zünden des gasförmigen, im Brennrohr 1 eingeschlossenen brennbaren Gemisches geht das Verbrennen nicht sofort in Klopfbetrieb über, sondern erst, nachdem die Verbrennungsfront einen Beschleunigungsabschnitt passiert. Die Länge eines solchen Abschnitts hängt von der Gemischzusammensetzung dem Rauhigkeitsgrad der Brennrohrwände, der Leistung der Zündquelle sowie vom Abstand zwischen der
Zündquelle und dem Brennrohrende ab.
Das Entstehen einer Detonationswelle wird durch das Entstehen einer Retonationswelle (reflektierten Welle] begleitet, welche aus einer Druckwelle besteht die sich in den Verbrennungsprodukten in umgekehrter Riehtung zur Detonationswelle fortpflanzt und Verbrennungsprodukte mitreißt.
Im gegebenen Fall wird die durch die Retonations welle hervorgerufene Bewegung der Verbrennungsprodukte zu deren stoßartigem Einpressen in die Zuführungsleitungen 2, 3 des Brennrohres 1 verwendet wc diese Produkte mit Hilfe der Kühleinrichtungen 7 au] eine Temperatur unter der Entzündungstemperatur des brennbaren Gemisches abgekühlt werden.
Die Kühlungwirkung hängt außer von der Leistung
der Kühleinrichtungen 7 noch von den Durchmessen der Leitungen 2, 3 und davon ab, wie tief die Verbrennungsprodukte in die Leitungen eingepreßt werden.
Die Einpreßtiefe hängt vom Gesamtdruck in der
Leitungen 2, 3 sowie vom Verhältnis der Länge de: Abschnitts des Brennrohrs 1, den die Verbrennungs front beim Klopfbetrieb passiert, zur Länge de! Beschleunigungsabschnitts ab. Um die Einpreßtiefe zi vergrößern und die Zeitdauer, in der sich dif Verbrennungsprodukte in den Leitungen befinden, zi verlängern, muß dieses Verhältnis erhöht und dei Gesamtdruck in den Leitungen vermindert werden.
Die Länge des Beschleunigungsabschnitts ist bein Entzünden eines gasförmigen Brennstoffs am geschlos senen Ende von rauhen Brennrohren bei Verwendunj von den am häufigsten benutzten Gemischen (Methan Sauerstoff, Propan-Sauerstoff, Wasserstoff-Sauerstoff gleich dem 8- bis lOfachen Rohrdurchmesser. Durch dii
vorhandenen, zum Einführen der Leitungen 2, 3 dienenden Öffnungen im geschlossenen Ende des Brennrohrs 1 wird dieser Abstand auf 20 bis 30 Durchmesser bei einer Gesamtfläche dieser öffnungen, die gleich der Querschnittsfläche des Brennrohrs 1 ist, vergrößert. Hierbei sollte, um ein zweckmäßiges Verhäim's der Detonationsabschnittlänge zur Beschleunigungsabschnittlänge zu gewährleisten, das Brennrohr 1 eine Mindestlänge von 40 bis 60 Durchmessern besitzen.
Um den Einflull der Öffnungen auf die Länge des Beschleunigungsabschnitts zu vermindern, sollten sich die Einführungen der Leitungen 2,3 an den Seitenwänden des Brennrohrs 1 befinden. Eine übermäßige Verminderung der Gesamtfläche der Querschnitte der Leitungen 2, 3 ruft bei einer vorgegebenen Brennstoffmenge einen erhöhten Gesamldruck an den Leitungen hervor. Dieser Druck sollte, damit die Verbrennungsprodukte in die Leitungen des Brennrohrs eingepreßt werden können, geringer als der Druck hinter der Retonationswelle sein (wobei letzterer ungefähr zehnmal höher als der Anfangsdruck des frischen Gemisches im Brennrohr ist). Bei Zufuhr der Brennstoffkomponenten mit annähernd Atmosphärendruck und bei einem Verhältnis der Länge des Detonationsabschnitts zur Länge des Beschleunigungsabschnitts von 2 bis 3 entsteht eine Einpreßtiefe, welche ungefähr gleich der Brennrohrlänge ist. Daher sollten die gekühlten Abschnitte der Rohrleitungen zum Zuführen von Brennstoff und Oxydationsmittel zum Brennrohr ungefähr gleich der Brennrohrlänge sein.
Da die Brennstoffkomponenten direkt im Brennrohr gemischt werden, ist die periodisch wirkende Zündquelle an einer Stelle anzuordnen, an der die Komponenten hinreichend gut miteinander vermischt sind. Andererseits sollte, um den Beschleunigungsabschnitt zu vermindern, die Zündquelle sich in unmittelbarer Nähe vom geschlossenen Ende befinden. Im optimalen Fall wird die Zündqiicllc in einem Abstand gleich dem 3- bis 5fachen Durchmesser vom geschlossenen F.nde angeordnet.
Um eine Stagnationszone am geschlossenen Brennrohrende zu vermeiden, sollten die /uführungsleiiungen für die Brennstoffkoinponenlen in einem Abstand von höchstens 1 bis 2 Durchmessern vom geschlossenen Ende münden, wobei der aus den Leitungen kommende
ίο Gasstrom auf die Rohrhinterwand zu leiten ist.
Die Impulsdetonations-Brennkammer ermöglicht in bezug auf Geschwindigkeit, Temperatur und Druck modulierte Ströme der Verbrennungsprodukte gasförmiger Brennstoffe mit hohen Spitzenwerten dieser
Γ5 Parameter und mit Frequenzen, die ein praktisches Interesse besitzen. Als Brennstoff können Propan, Methan, Natur- oder Erdgas, Wasserstoff usw. verwendet werden. Ais Oxydationsmittel dient Sauerstoff oder Luft. Beim Verbrennen von Erdgas und Methan kann Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet werden. Die zyklische Arbeitsweise der Kämmet erfordert niedrige Durchschnittstemperaturen und -drücke in der Brennkammer. Die niedrigen Durchschnittstemperaturen der Verbrennungsprodukte haben niedrige Temperaturen der Kammerwände zur Folge, was bei hohen Spitzentemperaturen und -geschwindigkeiten der Verbrennungsprodukte von besonderer Bedeutung beim MHD-Erzeugen von Elektroenergie ist.
Die niedrigen Durchschnittsdrücke in der Brennkammer, die nur wenig über dem atmosphärischen Druck zu liegen brauchen, ermöglichen es, ohne Hochdruckverdichter zum Zuführen der Brennstoffkomponenten zur Brennkammer auszukommen. Die Frequenz der aufeinanderfolgenden impulsartigen Verbrennungsproduktströme kann leicht durch die Folgefrequenz der elektrischen Zündimpulse geregelt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche;
1. Verfahren zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches in einer S Brennkammer, wobei Brennstoff und Oxydationsmittel getrennt der Brennkammer zugeführt werden und periodisch der Brennstoff gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßartig in die Zuführungsleitungen durch eine kurzzeitige Druckerhöhung in der Brennkammer eingepreßten Verbrennungsprodukte gekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff und Oxydationsmittel unter verschiedenen Drücken der Brennkammer zügeführt werden.
3. Impulsdetonations-Brennkammer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer eigentlichen Brennkammer in Form eines Brennrohrs, c&> an einem Ende geschlossen und am anderen Ends offen ist, und mit Zuführungsleitungen für Brennstoff und Oxydationsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (3, 2) für Brennstoff und Oxydationsmittel Kühleinrichtungen (7) zum Kühlen der Verbrennungsprodukte haben, die durch eine kurzzeitige Druckerhöhung im Brennrohr (1) beim detonierenden Verbrennen in die Zuführungsleitungen (3,2) gelangen.
4. Impulsdetonations-Brennkammer nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen {% 2) für Brennstoff und Oxydationsmittel in die Seitenwände des Brennrohrs (1) in einem Abstand von höchstens 1 bis 2 Durchmessern des Brennrohrs (1) von dessen geschlossenem Ende unter einem Winkel von ungefähi 60° zur Brennrohr-Längsachse eingesetzt sind.
5. Impulsdetonations-Brennkammer nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (6) im Brennrohr (1) im Abstand von 3 bis 5 Durchmessern des Brennrohres (1) von dessen geschlossenem Ende angeordnet ist
6. Impulsdetonations-Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtungen (7) zum Kühlen der in die Zuführungsleitungen (3, 2) für Brennstoff und Oxydationsmittel gelangenden Verbrennungsprodukte Wärmeaustauscher sind, deren jeder an der Außenfläche jeder Zuführungsleitung (3, 2) an deren Eintrittsstelle in das Brennrohr (1) angeordnet ist
7. Impulsdetonations-Brennkammer nach An- so spruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des gekühlten Abschnitts der Zuführungsleitungen (3, 2) für Brennstoff und Oxydationsmittel ungefähr gleich der Länge des Brennrohrs (1) ist
55
DE19732352568 1973-10-19 1973-10-19 Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches Expired DE2352568C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732352568 DE2352568C3 (de) 1973-10-19 1973-10-19 Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19732352568 DE2352568C3 (de) 1973-10-19 1973-10-19 Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2352568A1 DE2352568A1 (de) 1975-04-30
DE2352568B2 DE2352568B2 (de) 1977-08-25
DE2352568C3 true DE2352568C3 (de) 1978-04-20

Family

ID=5895925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732352568 Expired DE2352568C3 (de) 1973-10-19 1973-10-19 Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2352568C3 (de)

Also Published As

Publication number Publication date
DE2352568B2 (de) 1977-08-25
DE2352568A1 (de) 1975-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60310979T2 (de) Methode und vorkammerzündeinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE2550269A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der energetischen ausbeute einer reaktion
EP0204707A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine.
DE69629193T2 (de) Druckbehalter fur leichtes gas
DE1571248B1 (de) Zweistufiges Verfahren zur Erzeugung von brennbaren,unter Druck stehenden Gasen fuer Triebwerke,insbesondere Raketen- und Staustrahltriebwerke
DE1237843B (de) Generator fuer heisse Gase, insbesondere Raketentriebwerk, mit einem festen und einem fluessigen Propergol mit hypergolen Eigenschaften
DE1929954C3 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von verdichteten Verbrennungsgasen
DE1946447A1 (de) Stossweise arbeitender Brenner
DE2050058B2 (de) Betätigungsvorrichtung mit einem Zünder
EP2690158B1 (de) Mehrstufiges verfahren zur herstellung eines wasserstoffhaltigen gasförmigen brennstoffs und wärmegasgeneratoranlage
DE102004059318B4 (de) Katalytische Verbrennungseinrichtung und Verfahren, um verschiedene Emissionen im Wesentlichen zu eliminieren
DE2352568C3 (de) Verfahren und Impulsdetonations-Brennkammer zum periodischen detonierenden Verbrennen eines brennbaren Gemisches
DE102012103891A1 (de) Detonationspulskohlevergasungssystem
CH94396A (de) Verfahren zur Verbrennung von brennbaren Gemischen.
DE69727973T2 (de) Akustischer anzünder und verfahren zum zünden eines flüssigtreibstoffgetriebenen raketenmotors
DE602005001784T2 (de) Wasserfahrzeugantriebssystem und Wasserfahrzeug mit einem solchen System
DE180367C (de)
DE305967C (de)
DE2404449A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur pruefung und belastung von bauteilen u.dgl. unter nuklearen explosionsbedingungen durch erzeugung energiereicher stosswellen
DE2619903C3 (de) Anlage zur Herstellung eines Dampf-Gas-Gemisches zum Löschen von Untertagebränden
DE1451424C (de) Mit flüssigem Brennstoff betriebener Generator zum Erzeugen eines pulsierenden Heißgasstroms
DE945967C (de) Zweikreis-Turbinenstrahltriebwerk
DE809272C (de) Zerstaeubung und Vorrichtung zum Zerstaeuben eines Stoffes, z. B. einer brennbaren Fluessigkeit
AT218921B (de) Schallgeber hoher Schalleistung
DE2505771C3 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee