LT5828B

LT5828B - Ultrasonic burner

Info

Publication number: LT5828B
Application number: LT2010050A
Authority: LT
Inventors: Algimantas BUBULIS; Algirdas Navickas; Vytautas JURĖNAS; Vladimir MINCHENYA; Valerij Smirnov; Rustam Asimov
Original assignee: Algimantas BUBULIS; Algirdas Navickas; Vytautas JURĖNAS; Vladimir MINCHENYA; Valerij Smirnov; Rustam Asimov
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-04-25
Also published as: WO2012002786A1; LT2010050A

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

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 of liquid fuel-gas mixture and its introduction into the combustion chamber, liquid fuel boiler plants and other equipment using liquid fuel.

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).An acoustic burner is known, consisting of a housing having a nozzle comprising an outer annular passage for supplying air and an internal annular passage for dispensing a mixture. The nozzle is cylindrical with two concentric channels, one of which is annular. The ring-shaped channel and the outer channels have built-in flow accelerators. The nozzle has an acoustic oscillator, and its nozzle has holes made for an additional resonating 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).There is known a method of combustion of liquid-gaseous fuel and a device for its realization consisting of a cylindrical body, in the end of which is located concentrically an ultrasonic generator and a fuel dust supply channel, the outer walls of which form a ring channel. A longitudinal axis of the unit is provided with a central pipe with a fuel feed channel with an orifice outlet. The central tube is connected to a ring chamber, the walls of which at the outlet with the nozzle form a primary acoustic generator. The rear wall of the housing, the fuel dust inlet, the annular chamber and the nozzle form a parabolic reflector. (see SU Patent No. 1307155, F 23 C 11/00, 1987).

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.The preparation of the combustion mixture of the above prototype is of poor quality and inefficient due to the fact that the particulate fuel particles are not uniform in size and do not mix sufficiently with the air stream.

Išradimo tikslas - degimo proceso efektyvumo padidinimas, išgaunant prie mažesnių kuro sąnaudų didesnį šilumos kiekį.The object of the invention is to increase the efficiency of the combustion process by producing a greater amount of heat at lower fuel costs.

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.The object of the invention is achieved by the fact that an ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body with fuel supply channels having at its one end a fuel mixing chamber, at the other end is connected an acoustic oscillator, and a tubular nozzle the mixing chamber and the acoustic oscillator, housing and nozzle mounted at the other end are waveguide concentrators of at least 3λ in length, where λ is the longitudinal oscillation wavelength of the housing and the nozzle and the inside of the housing has a helical channel, without moreover, the frequencies excited by the housing and the nozzle are smooth or cardboard, and the fuel mixing chamber length is λ / 4, where λ is the wavelength of the longitudinal vibrations of the mixing chamber medium.

Išradimo esmė paaiškinta figūroje, kurioje pavaizduota degiklio konstukcijos bendras vaizdas.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in the figure, which shows an overall view of a burner assembly.

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 kanalas 5. Korpusas 1 bei purkštukas 4 yra bangolaidžiaikoncentratoriai (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.Ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body 1 with a fuel mixing chamber 2 at one end and an acoustic oscillator 3 connected to the other end, a tubular nozzle 4 having a single end facing the fuel mixing chamber 2 and at its other end, an acoustic oscillator 3 and a fuel feed channel 5. The housing 1 and the nozzle 4 are waveguide concentrators (for amplifying and transmitting mechanical vibrations) and have a length of at least 3λ, where λ is the longitudinal wavelength of the housing 1 and nozzle 4. (λ is the wavelength of the acoustic wave propagating in a particular material). The frequencies excited by the housing 1 and the nozzle 4 are equal or cardboard, and the fuel mixing chamber 2 has a length λ / 4, where λ is the wavelength of the longitudinal vibrations of the mixing chamber medium. A helical duct 6 is formed on the inner surface of the housing 1 for accelerating the screwing of the gas flow, and a gas supply duct 7 is provided on the outer part thereof. A piezo-vibrator 8 is mounted at one end of the housing 1.

Akustinis degiklis veikia taip.The acoustic burner works as follows.

Skystas kuras vamzdeliu 5 per purkštuką bangolaidįkoncentratorių 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 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 bangolaidžiukoncentratoriumi 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 is fed through a nozzle 5 through a nozzle waveguide concentrator 4 to a fuel mixing chamber 2. The gas 7 is fed through a helical duct 6 through an external conduit 1, which distributes the gas evenly and accelerates its delivery to the fuel mixing chamber 2. vibrating the nozzle waveguide-concentrator 4 from a power supply (not shown), crushing the liquid fuel inside it and forming a finely dispersed liquid fuel stream at the outlet. An acoustic-cavitation field is generated in the fuel mixing chamber 2 by the excitation of the acoustic oscillator 3, which is excited from the power supply (not shown) and the high frequency oscillator piezo vibrator 8 rigidly mounted on the open end of the housing 1. Under its influence, liquid fuel is mixed with gas. In order to achieve the total resonant frequency of the acoustic-cavitation field, the oscillations excited by the housing 1 and the nozzle 4 must be of the same frequency or multiple. The length of the fuel mixing chamber 2 is λ / 4. This allows maximum output to be generated at the rear end of the housing 1 output. Liquid fuel is subjected to ultrasonic frequency mechanical vibrations through the waveguide concentrator 4. Thanks to the acoustic energy, the liquid fuel passes through a sequence of mechanical vibration acoustic nodes and beans, heats up and exits into steam, which mixes with the feed gas 7 and duct 6, thereby increasing the quality of the combustion process. The wavelength of the waveguide concentrator 4 is chosen to be at least 3λ, since the necessary energy is transmitted to the liquid through acoustic wave beams, which emit maximum energy. In the housing 1, mechanical ultrasonic frequency acoustic vibrations are excited through the piezo-vibrator 8, which additionally crushes the fuel mixture into a mist at the end of the housing 1, which gives the maximum fuel burn effect in the combustion chamber.

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 structural elements, thanks to the created acoustic-cavitation process in the burner, allows for fine-dispersed preparation of the fuel mixture, which gives maximum fuel burn effect, i.e. the lower the fuel consumption, the higher the heat output.

Claims

Definition of the Invention

1. An ultrasonic burner consisting of a cylindrical hollow body with fuel feed passages having a fuel mixing chamber at one end, an acoustic oscillator connected at the other end, and a tubular nozzle concentricly housed inside the housing with one end facing the fuel mixing chamber, and, at the other end, an acoustic oscillator, characterized in that the housing and nozzle are waveguide concentrators of at least 3λ, where λ is the longitudinal oscillation wavelength of the housing and the nozzle and the inside wall of the housing has a helical channel.

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

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