Palniki dmuchawkowe uzywa sie. w hutach szklanych do szybkiego topienia kawalków szkla nieduzych rozmiarów w celu nadania im odpo¬ wiednich ksztaltów.Dotychczas stosowano do tego rodzaju palni¬ ków gazy sztuczne, np. acetylen, wodór, tlenek wegla lub gaz skroplony (propan, butan) oraz tlen zamiast powietrza.Nie stosowano natomiast do palników dmu¬ chawkowych naturalnego gazu ziemnego, gdyz uzyskanie temperatury topienia szkla, wahajacej sie w granicach od 1100° do 1700° C, przy otwartym spalaniu gazu ziemnego, zawieraja¬ cego okolo 98 % metanu, nastrecza powazne trudnosci.Trudnosci, napotykane przy uzyciu do palni¬ ków dmuchawkowych gazu ziemnego, sa dwo¬ jakiego rodzaju.Pierwsza trudnosc polega na tym, ze metan ma najnizsza — poza gazem generatorowym — teoretyczna temperature spalania, wynoszaca 2070° C. Takiej temperatury nie osiagano jed¬ nak przy powolnym spalaniu, natomiast dopro¬ wadzane w wiekszych ilosciach powietrze w celu jej podniesienia powoduje druga trudnosc, a mianowicie urywanie sie i gasniecie plomienia.To urywanie sie i gasniecie plomienia tluma¬ czy sie tym, ze metan spala sie bardzo powoli w stosunku do innych gazów palnych. Dlatego to regulacja doprowadzonego do palników gazu i powietrza nie moze wyjsc poza stosunkowo waskie granice. Predkosc spalania metanu otwartym plomieniem wynosi 37 cna/sek, w prze¬ liczeniu na przekrój jednostkowy, podczas gdy wodór spala sie 8 razy szybciej (287 cm/gek).Zjawisko spalania gazu moze wystapic wtedy, gdy znajduje sie on w otoczeniu tlenu oraz gdy zostanie ogrzany do wlasciwej temperatury za¬ plonu, przy czym proces spalania trwa dopóty, dopóki jego temperatura nie spadnie ponizej temperatury zaplonu. W przypadku braku tlenu lub przy nadmiernym obnizeniu sie temperatury gazu spalanie ustaje calkowicie albo przebiega w sposób niezupelny z wydzielaniem sie produk-tów spalania niecalkowicie utlenionych, w po¬ staci np. sadzy.Przy omawianym spalaniu metanu, niezbedny do tego celu tlen czerpie sie z powietrza. Teore¬ tycznie czasteczka metanu laczy sie z dwoma czasteczkami tlenu, czyli na jednostke objetosci metanu nalezy doprowadzic 9,52 jednostek ob¬ jetosci powietrza; w praktyce doprowadza sie jednak do plomienia pewien nadmiar powietrza, wyrazajacy sie wspólczynnikiem, wahajacym sie w granicach od 1,1 do 1,3, przy czym w za¬ leznosci od wielkosci wspólczynnika nadmiaro¬ wego zmienia sie predkosc spalania. Predkosc ta osiaga dla metanu maximum, gdy udzial tego ostatniego w mieszance wynosi okolo 10 %, czyli przy pewnym niedomiarze powietrza.Drugim nieodzownym warunkiem spalania jest odpowiednia temperatura zaplonu, która dla metanu jest wyjatkowo niekorzystna, wynoszac az 750° C.Kazda mieszanka palna ma swoja dolna i górna granice zaplonu, okreslona wspólczynni¬ kiem nadmiaru powietrza, dla którego tempe¬ ratura spalania jest równa temperaturze samo¬ zaplonu. Najwyzsza rzeczywista temperature spalarnia, a tym samym maksimum predkosci spalania, uzyskuje sie jak zaznaczono wyzej, przy niedomiarze powietrza. Zakres regulacji skladu mieszanki metanowo-powietrznej w przy¬ padku maksymalnej predkosci spalania, a tym samym praktycznie najwyzszej temperatury i powierzchni plomienia, jest okolo 11 razy mniej¬ szy w stosunku do innych gazów, w zwiazku z czym bywa on czesto przekraczany przy nie¬ regularnym doplywie gazu lub powietrza, co w nastepstwie powoduje urwanie plomienia lub obnizenie jego temperatury.Trudnosci powyzsze usuwa palnik wedlug wynalazku.• Doswiadczenia wykazaly, ze przede wszj^stkim nalezy dazyc do osiagniecia takich warunków spalania, przy których zakres regulacji skladu mieszanki na granicy zaplonu móglby byc roz¬ szerzony.Z ogólnych wiadomosci o procesie spalania wiadomo, ze obejmuje on trzy temperatury: a mianowicie temperature utleniania, zaplonu i spalania, przy czym po temperaturze utlenia¬ nia nastepuje temperatura zaplonu. Róznica mie¬ dzy powolnym utlenianiem a spalaniem wlasci¬ wym polega na tym, ze w przypadku powolnego utleniania wywiazuje sie mala ilosc ciepla, pro¬ porcjonalna do ilosci absorbowanego tlenu, przy czym cieplo to równoczesnie uchodzi z ciala przez promieniowanie. Z cluwila jednak, gdy ilosc wytworzonego ciepla przewyzszy ilosc cie¬ pla wypromieniowanego, temperatura ciala za¬ czyna gwaltownie wzrastac, proces utleniania ulega przyspieszeniu i rozpoczyna sie wlasciwe spalanie. Temperatura, odpowiadajaca omawia¬ nej chwili granicznej, nosi nazwe temperatury zaplonu danego ciala. Chcac zatem jakies cialo zapalic, nalezy podgrzac je sztucznie do tem¬ peratury zaplonu, która przekracza temperature utleniania o 2° — 25° C. Temperatura zaplonu metanu waha sie w granicach od 650° — 750° C i jest najwyzsza sposród 'temperatur zaplonu gazów, stosowanych do palników dmuchawko¬ wych, r Temperatura utleniania jest to temperatura, przy której odnosnym procesem termicznym ob¬ jete jest nde cale cialo lecz jedynie poszczególne jego czasteczki.Jak (wynika z powyzszych wywodów, rozsze¬ rzanie zakresu temperatur zaplonu w przypadku mieszanki gazowo-powietrznej mozna osiagnac przez sztuczne podgrzanie paliwa do lub powy¬ zej temperatury zaplonu.Po wielu badaniach osiagnieto pozadany wy¬ nik przez wydluzenie przewodu powietrznego w palniku, przez odpowiednie rozmieszczenie otworów wylotowych dla powietrza i gazu oraz przez zaopatrzenie wylotu palnika w ruchoma oslone, która mozna przesuwac w miare potrze¬ by wzdluz plomienia. Spalane w sposób ciagly paliwo rozszerza zakres regulacji skladu mie¬ szanki dzieki wstepnemu ogrzewaniu gazu i po¬ wietrza, a jednoczesnie stanowi dla niewpraw¬ nego personelu obslugujacego wskaznik sredniej temperatury plomienia, bowiem barwa nagrza¬ nej siatki oslaniajacej wskazuje na sklad mie¬ szanki.Palnik, zbudowany w ten sposób, poddano próbom dzialania, dokonujac pomiarów tempe¬ ratury spalin i skladu mieszanki palnej oraz jej zuzycia w jednostce czasu.Temperatura, jaka uzyskano, wynosila przy znacznej powierzchni plomienia 1250° C, co w zu¬ pelnosci wystarczalo do topienia zwyklego szkla sodowego. Na tym jednak nie poprzestano, usi¬ lujac uzyskac temperature .topienia szkla jenaj¬ skiego i metali.Chcac zwiekszyc sprawnosc palnika, uwzgled¬ niono z kolei teoretyczna temperature spalania mieszanki metanowo-powietrznej, przy czym przez temperature spalania rozumie sie tempe¬ rature spalin przy zupelnym spalaniu paliwa.Z punktu widzenia odnosnych procesów ter¬ micznych duza role odgrywa przy spalaniu efekt pirometryczny, okreslany temperatura, przy któ¬ rej cieplo zostaje wydzielone. Jesli zatem prze- —2—prowadzac spalanie z imniejiszym nadmiarem po¬ wietrza przy jednoczesnym przestrzeganiu wa¬ runku zupelnego spalania, wówczas osiaga sie wyzsza temperature calego procesu. Okolicznosc te tlumaczy sie mniejszymi stratami ciepla, zwiazanymi z ogrzaniem zawartego w powietrzu azotu od temperatury otoczenia tc do tempera¬ tury spalania t. Temperature spalania" mozna okreslic nie uwzgledniajac strat ciepla, czyli za¬ kladajac, ze wartosc opalowa paliwa przeksztal¬ ca sie calkowicie w cieplo spalin. Taka teore¬ tyczna temperature spalania mozna wówczas obliczyc z wzoru: opalowej o 5 —10 % ze wzgledu na zawilgoce¬ nie gazu w warunkach dostawy.Poniewaz znana jest uzytkowa wartosc opa¬ lowa wu spalanego gazu, jego cieplo wlasciwe Cp, równe 0,37,, oraz wspólczynnik nadmiaru po¬ wietrza X, -wynoszacy w czasie prób 1,35, przeto mozna obliczyc teoretyczna temperature plomie¬ nia, która w danym przypadku wynosi: 7885 + 15 = 0,37 (1 + 1,35 • 9,53) 7885 + 5,13 + 15 = 1537 + 15 = 1552° t = wu + tc Cp./l-hX.Lt/ gdzie poszczególne symbole oznaczaja, co naste¬ puje: Wu — uzytkowa wartosc opalowa paliwa Cp — cieplo wlasciwe paliwa X — wspólczynnik nadimiiaru powietrza L»t — ilosc powietrza, niezbednego teoretycznie do spalania paliwa o danym skladzie objetosciowym Z powyzszego wzoru wynika, ze efekt piro- metryczny (procesu spalania jest tym mniejszy, im wiekszy jest wspólczynnik L Uzytkowa war¬ tosc opalowa gazu ziemnego, zastosowanego w palniku wedlug wynalazku i zawierajacego ob¬ jetosciowo 98,20 % metami, 0,72 % etanu i 1,08 % propanu, wynosi w praktyce okolo 7885 Kcal i jest mniejsza od dolnej granicznej wartosci Temperatura rzeczywista plomienia wyniosla 1250° C, czyli wzgledna sprawnosc palnika wy- 1250 nosila = 0,81, sprawnosc zas bezwzgledna, 1551 czyli stosunek rzeczywistej temperatury plomie¬ nia do teoretycznej temperatury spalania — 1250 = 0,60. 2070 Przy nastepnych pomiarach sprawnosci palni¬ ka do przewodu gazowego doprowadzone mie¬ szanke przy XU niezbednej ilosci powietrza.W wyniku tych prób uzyskano 'temperature to¬ pienia zelaznych drutów o przekroju 5 mm*, co swiadczy, ze temperatura plomienia wynosila okolo 1550° C.Ponizej przytacza sie w postaci tabeli charak¬ terystyke wydajnosci palnika.Zuzycie w litrach/min gazu 30 12 4 powietrza 180 80 28 Czas topienia w minutach rurek szklanych o przekroju 30 mm2 sodowych 0,5 0,25 0,12 jenajskich 1,2 0,8 0,5 zel. drutów o przekroju 5 mm2 0,5 0,25 Dlugosc plomienia w mm 450—500 140-180 50-80 Na. rysunku przedstawiony jest przekrój po¬ dluzny palnika, stanowiacego przedmiot wyna¬ lazku. Sklada sie on z podstawy metalowej i, z kadluba, zaopatrzonego w przewód gazowy*, z przewodu powietrznego 8, przesuwanego wzdluz osi podluznej, z tulejki prowadniczej -4, obejmu¬ jacej przewód powietrzny 3, z rurki nasadkowej 5 do doprowadzania gazu do palnika, z kurka 6, regulujacego doplyw gazu, z kurka 7, reguluja¬ cego doplyw powietrza, z pierscienia dyszowe¬ go 8 z otworami do wyplywu gazu w tym miej¬ scu, gdzie gaz jest zapalany, z dyszy 9 dla po- wietnza, doprowadzonego do dwustopniowego rozpylacza powietrza 10, w którym pierwszy sto¬ pien tworza trzy lub wiecej otworków, drugi zas stopien tworzy jeden otwór. Palnik posiada po¬ nadto kosz 11 do siatki drucianej 12, okalajacej plomien, przy czym kosz ten wraz z siatka jest osadzony przesuwnie wzdluz tulejki U. Siatka 12 posiiada geste oczka i jest wykonana z metalu o znacznym wspólczynniku przewodnosci ciepl¬ nej.Dzialanie palnika polega na tym, ze powietrze, doprowadzone przewodem 3 do rozpylacza 10, wychodzi na zewnatrz przez dysze 9 i otwór 10a, po czyim miesza sie z gazem, zapalonym u wylotu pierscienia 8 i przeplywaj acym na¬ stepnie przez siatke oslaniajaca 12. Plonaca —3—mieszanka, wychodzaca wylotem siatki jest za¬ silana powietrzem, wydmuchiwanym z rurki 10a.Zapalony u wylotu pierscienia 8 gaz podgrzewa z jednej strony przewód powietrzny S, co wply¬ wa na podwyzszenie temperatury {plonacego me¬ tanu, z drugiej zas strony — siatke oslaniajaca 12, uzyskujaca temperature zaplonu metanu, co z kolei przeciwdziala urywaniu sie plomienia przez zwiekszenie predkosci spalania metanu. PL