LT2010050A

LT2010050A - Ultrasonic burner

Info

Publication number: LT2010050A
Application number: LT2010050A
Authority: LT
Inventors: Algimantas BUBULIS; Algirdas Navickas; Vytautas JURĖNAS; Vladimir MINCHENYA; Valerij Smirnov; Rustam Asimov
Original assignee: Algimantas BUBULIS
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-27
Also published as: WO2012002786A1; LT5828B

Abstract

The invention is related to energy industry and can be used for liquid fuels - gas mixture preparation and filing into combustion chamber and in other liquid fuel applications. The purpose of this invention is to increase efficiency of the combustion process, by increasing heat extraction with lower fuel consumption. This purpose is achieved by an ultrasonic torch, proposed with a hollow cylindrical body (1) with a fuel feeding channels (5 and 7), wherein its one end is fuel mixing chamber (2),on the other end is connected acoustic vibration generator (3) and inside of the corps (1) is concentrically placed the tube shape nozzle (4) its one end is facing the fuel mixing chamber (2), while on the other end is fixed acoustic vibration generator (3) corps (1) and nozzle (4) is a waveguides-hubs and their length is less than 3?, where ? is the corps (1) and nozzles (4) longitudinal oscillation wavelength, and the inner wall of the corps have helix shape channel, in addition, the corps (1) and nozzle (4)

Description

11

ULTRAGARSINIS DEGIKLIS Išradimas priskirtas energetikos pramonės sričiai ir gali būti panaudotas skysto kuro - dujų mišinio paruošimui ir padavimui į degimo kamerą, skysto kuro katilinėse ir kituose skystą kurą naudojančiuose įrengimuose.The invention relates to the field of energy industry and can be used for the preparation and delivery of a liquid fuel gas mixture to a combustion chamber, liquid fuel boiler plants and other liquid fuel installations.

Yra žinomas akustinis degiklis, susidedantis iš korpuso, kuriame įmontuotas purkštukas, sudarytas iš išorinio žiedinio kanalo oro padavimui ir vidinio žiedinio kanalo, išpurškiamo mišinio padavimui. Purkštukas yra cilindro formos su dviem koncentriškais kanalais, kurių vienas yra žiedinės formos. Žiedinės formos kanale ir išoriniame kanaluose yra įmontuoti srauto greitintuvai. Purkštukas turi akustinių virpesių generatorių, o jo antgalyje padarytos kiaurymės, nukreiptos į papildomą rezonavimo ertmę ( žiūr. RU patentą Nr. 2044959, F 23 D 11/34,1995).There is a known acoustic burner consisting of a housing incorporating a nozzle consisting of an outer ring channel for supplying air and an inner ring channel for spraying the mixture. The nozzle is cylindrical with two concentric channels, one of which is circular. Circular duct and external ducts have built-in flow accelerators. The nozzle has an acoustic vibration generator, and its nozzle is provided with holes directed to an additional resonance cavity (see RU Patent No. 2044959, F 23 D 11 / 34,1995).

Yra žinomas skysto-dujinio kuro deginimo būdas ir jo realizavimo įrenginys, susidedantis iš cilindrinio korpuso, kurio galinėje dalyje koncentriškai patalpinti ultragarsinis generatorius ir kuro dulkių padavimo kanalas, kurio išorinės sienelės su korpusu sudaro žiedinį kanalą. Įrenginio išilginėje ašyje sumontuotas centrinis vamzdis su kuro padavimo kanalu, kurio išėjime yra antgalis su kiauryme. Centrinis vamzdis sujungtas su žiedine kamera, kurios sienelės išėjime su antgaliu sudaro pirminį akustinį generatorių. Galinės korpuso sienelės, kuro dulkių padavimo kanalas, žiedinė kamera ir antgalis sudaro parabolės formos reflektorių. ( žiūr. SU patentą Nr. 1307155, F 23 C 11/00, 1987). 2There is a known method for burning liquid-gaseous fuel and a device for its realization comprising a cylindrical body at the rear of which a ultrasonic generator and a fuel dust feeder having an outer channel with an annular channel are housed in a concentric manner. The longitudinal axis of the device is equipped with a central pipe with a fuel feed channel, the outlet of which has a nozzle with a hole. The central tube is connected to the annular chamber, the wall of which at the exit with the nozzle forms the primary acoustic generator. The rear body walls, fuel dust feeder, ring chamber and nozzle form a parabolic reflector. (See U.S. Patent No. 1307155, F 23 C 11/00, 1987). 2

Nurodyto prototipo degimo mišinio paruošimas yra nekokybiškas ir neefektyvus, dėl to, kad dulkių pavidalo kuro dalelės nėra vienodo dydžio ir nepakankamai tolygiai susimaišo su oro srautu. Išradimo tikslas - degimo proceso efektyvumo padidinimas, išgaunant prie mažesnių kuro sąnaudų didesnį šilumos kiekį. Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad ultragarsiniame degiklye, susidedančiame iš cilindrinio tuščiavidurio korpuso su kuro padavimo kanalais, kur viename jo gale yra kuro maišymo kamera, kitame gale prijungtas akustinių virpesių generatorius, o korpuso viduje koncentriškai patalpintas vamzdžio formos purkštukas, kurio vienas galas nukreiptas į kuro maišymo kamerą, o prie kito jo galo pritvirtintas akustinių virpesių generatorius, korpusas bei purkštukas yra bangolaidžiai-koncentratoriai ir jų ilgiai sudaro ne mažiau kaip 3λ, kur λ yra korpuso bei purkštuko išilginių virpesių bangos ilgis, o vidinė korpuso sienelė turi sraigto formos kanalą, be to, korpuso bei purkštuko žadinami dažniai yra lygus arba kartoniniai, o kuro maišymo kameros ilgis yra λ /4, kur λ yra maišymo kameros terpės išilginių virpesių bangos ilgis. Išradimo esmė paaiškinta figūroje, kurioje pavaizduota degiklio konstukcijos bendras vaizdas.The preparation of the specified prototype combustion mixture is of poor quality and ineffective due to the fact that the dust-like fuel particles are not uniform in size and are not sufficiently uniformly mixed with the air stream. The object of the invention is to increase the efficiency of the combustion process by extracting a higher amount of heat at lower fuel consumption. The object of the invention is achieved by the use of an acoustic vibration generator at the other end of the ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body with fuel feed channels, at one end of which there is a fuel mixing chamber, and a tube-shaped nozzle with one end directed to the fuel. The mixing chamber, and the acoustic vibration generator attached to its other end, the casing and the nozzle are waveguide-concentrators and have lengths of at least 3λ, where λ is the wavelength of the longitudinal oscillations of the casing and nozzle, and the inner casing wall has a propeller channel without in addition, the excited frequencies of the casing and nozzle are equal to or cardboard, and the length of the fuel mixing chamber is λ / 4, where λ is the wavelength of the longitudinal vibrations of the mixing chamber medium. The essence of the invention is explained in the figure, which shows a general view of the burner configuration.

Ultragarsinis degiklis, susideda iš cilindrinio tuščiavidurio korpuso 1, kurio viename gale yra kuro maišymo kamera 2, o prie kito galo prijungtas akustinių virpesių generatorius 3. Korpuso 1 viduje koncentriškai patalpintas vamzdžio formos purkštukas 4, kurio vienas galas nukreiptas į kuro maišymo kamerą 2 , o prie kito jo galo pritvirtintas akustinių virpesių generatorius 3 bei kuro padavimo 3 kanalas 5. Korpusas 1 bei purkštukas 4 yra bangolaidžiai-koncentratoriai (mechaniniams virpesiams sustiprinti ir perduoti) ir jų ilgiai sudaro ne mažiau kaip 3λ, kur λ yra korpuso 1 bei purkštuko 4 išilginių virpesių bangos ilgis (λ - akustinės bangos ilgis sklindantis konkrečioje medžiagoje ). Korpuso 1 bei purkštuko 4 žadinami dažniai yra lygus arba kartoniniai, o kuro maišymo kameros 2 ilgis yra λ /4, kur λ yra maišymo kameros terpės išilginių virpesių bangos ilgis. Korpuso 1 vidiniame paviršiuje suformuotas sraigtinis kanalas 6, skirtas dujų srauto įsukimo paspartinimui, o išorinėje jo dalyje yra dujų padavimo kanalas 7. Išoriniame korpuso 1 viename gale yra įtvirtintas pjezovibratorius 8.An ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body 1 with a fuel mixing chamber 2 at one end and an acoustic oscillator at the other end 3. Inside the housing 1, a tubular nozzle 4 with one end directed to the fuel mixing chamber 2 is concentricly disposed. at the other end, an acoustic vibration generator 3 and a fuel feed channel 3 are attached 5. The casing 1 and the nozzle 4 are waveguide-concentrators (for amplifying and transmitting mechanical oscillations) and their lengths are at least 3λ, where λ is the casing 1 and the nozzle 4 is longitudinal vibration wavelength (λ - acoustic wavelength in a given material). The excited frequencies of the casing 1 and the nozzle 4 are equal or cardboard, and the length of the fuel mixing chamber 2 is λ / 4, where λ is the wavelength of the longitudinal oscillations of the mixing chamber medium. The internal surface of the housing 1 is formed by a screw channel 6 for accelerating the gas flow screwing, and a gas feed channel 7 at the outer portion thereof. A piezo vibrator 8 is attached at one end of the outer housing 1.

Akustinis degiklis veikia taip.The acoustic burner works like this.

Skystas kuras vamzdeliu 5 per purkštuką bangolaidį-koncentratorių 4 paduodamas į kuro maišymo kamerą 2. Dujos, vamzdeliu 7, esančiu korpuso 1 išorinėje dalyje , paduodamos per sraigtinį kanalą 6, kuris tolygiai paskirsto dujas ir pagreitina jų padavimą į kuro maišymo kamerą 2. Sužadinus aukšto dažnio mechaninius virpesius purkštuko bangolaidyje - koncentratoriuje 4 iš maitinimo šaltinio ( fig. nepavaizduotas), jo viduje esantis skystas kuras smulkinamas ir išėjimo gale suformuojamas smulkiadispersinis skysto kuro srautas. Akustinių virpesių generatorius 3, kuris yra žadinamas iš maitinimo šaltinio ( fig. nepavaizduotas) ir tuo pačiu aukšto dažnio virpesių pjezovibratoriaus 8 , standžiai pritvirtinto ant korpuso 1 atviro galo, sužadinti virpesiai kuro maišymo kameroje 2 sukuria akustinį-kavitacinį lauką. Jo poveikyje skystas kuras yra sumaišomas su dujomis. Kad pasiekti bendrą akustinio-kavitacinio lauko rezonansinį dažnį, korpuse 1 ir purkštuke 4 sužadinami virpesiai 4 turi būti to pačio dažnio arba kartotiniai. Kuro maišymo kameros 2 ilgis yra λ /4. Tai leidžia korpuso 1 išėjimo galinėje dalyje sukurti maksimalią energiją. Skystas kuras, tekėdamas bangolaidžiu-koncentratoriumi 4 yra veikiamas sklindančių ultragarsinio dažnio mechaninių virpesių. Dėka akustinės energijos, skystas kuras pereidamas per mechaninių virpesių akustinių mazgų ir pupsnių seką, įkaista ir išėjime virsta garais, kurie susimaišo su paduodamomis vamzdeliu 7 ir kanalu 6 dujomis, tuo padidindami degimo proceso kokybę. Bangolaidžio-koncentratoriaus 4 ilgis parenkamas ne mažesnis 3λ, kadangi būtina energija į skystį perduodama per akustinės bangos pupsnius, kuriuose išsiskiria maksimali energija. Korpuse 1, per pjezovibratorių 8, sužadinami mechaniniai ultragarsinio dažnio akustiniai virpesiai, kurie korpuso 1 gale papildomai kuro mišinį smulkina iki rūko pavidalo, kuris degimo kameroje duoda maksimalų kuro sudegimo efektą.Liquid fuel through tube 5 via nozzle to waveguide-4 concentrator is fed to fuel mixing chamber 2. Gas, tube 7, located on the outer part of housing 1, is fed through a screw channel 6, which evenly distributes gas and accelerates its feeding to fuel mixing chamber 2. When high-pitched the frequency mechanical vibrations in the nozzle waveguide - the concentrator 4 from the power supply (not shown), the liquid fuel inside the nozzle are crushed and a finely dispersed liquid fuel stream is formed at the end of the output. The acoustic vibration generator 3, which is excited from the power supply (not shown) and at the same time high oscillation piezo vibrator 8, rigidly attached to the open end of the housing 1, generates an acoustic-cavitation field in the fuel mixing chamber 2. Under its influence, liquid fuel is mixed with gas. In order to achieve the total acoustic-cavitation field resonance frequency, the oscillations 4 excited by the housing 1 and the nozzle 4 must be of the same frequency or multiples. The length of the fuel mixing chamber 2 is λ / 4. This makes it possible to create maximum energy at the rear end of the housing 1. Liquid fuels flowing through the waveguide-concentrator 4 are subjected to mechanical vibrations emitted by ultrasonic frequency. Thanks to the acoustic energy, the liquid fuel passes through the sequence of mechanical vibrations of acoustic nodes and beans, and becomes hot and exits to the vapor, which mixes with the feed tube 7 and the channel 6 gas, thereby increasing the quality of the combustion process. The length of the waveguide-concentrator 4 is not less than 3λ, since the necessary energy is transferred to the liquid via the acoustic wave beams, which produce maximum energy. In housing 1, via piezo vibrator 8, mechanical ultrasonic frequency acoustic vibrations are excited, which at the end of the housing 1 additionally chop the fuel mixture to the fog form, which gives the combustion chamber a maximum fuel burn effect.

Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma, dėka to, kad sukurtas akustinis-kavitacinis procesas degiklyje sudaro sąlygas smulkiadispersiniam kuro mišinio paruošimui, kuris duoda maksimlalų kuro sudegimo efektą t.y. prie mažesnių kuro sąnaudų gaunamas didesnis šilumos kiekis.Compared to the prototype, a new set of constructive elements thanks to the fact that the generated acoustic-cavitation process on the burner allows for the preparation of a finely dispersed fuel mixture, which gives the maximum fuel combustion effect i.y. lower fuel consumption results in higher heat output.

Claims

Definition of the Invention 1. An ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body with fuel feed channels having a fuel mixing chamber at one end thereof is provided with an acoustic vibration generator at the other end, and a tubular nozzle with one end directed towards the fuel is concentricly disposed within the housing. characterized in that the housing and the nozzle are waveguide-concentrators and their lengths are at least 3λ, where λ is the wavelength of the longitudinal oscillations of the housing and the nozzle, and the inner wall of the body has a screw form the channel.

2. Ultrasonic burner according to claim 1, characterized in that the excited frequencies of the housing and the nozzle are equal or cardboard.

3. Ultrasonic burner according to claim 1, characterized in that the length of the fuel mixing chamber is λ / 4, where λ is the wavelength of the longitudinal vibrations of the mixing chamber medium.