RU2006114435A

RU2006114435A - Способ горения и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2006114435A
Application number: RU2006114435/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович РАХМАИЛОВ (US); Анатолий Михайлович Рахмаилов; Анатолий Анатольевич РАХМАИЛОВ (US); Анатолий Анатольевич Рахмаилов
Original assignee: Элм Блюфлейм, Ллс (Us); Элм Блюфлейм, Ллс
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2007-11-10
Also published as: KR20060089233A; CA2540561C; BRPI0415476B1; EP1676078B1; IL174461A; EP1676078A2; WO2005040677A3; EP1676078A4; IL174461A0; JP4799413B2; US7086854B2; AU2004284398A1; BRPI0415476A; AU2004284398B2; US20050084812A1; WO2005040677A2; JP2007507686A; CA2540561A1

Claims

1. Камера сгорания, содержащая реактор, впускное отверстие для подачи основного потока текучей среды в указанный реактор, выпускное отверстие для выпуска нагретой текучей среды из указанного реактора, причем указанный реактор расположен между указанным впускным отверстием и указанным выпускным отверстием и содержит зону основного потока, через которую большая часть указанного основного потока проходит по направлению движения основного потока, и зону рециркуляции, через которую проходит меньшая часть указанного основного потока, в которой указанная зона рециркуляции образована, частично, стенкой, имеющей внутреннюю поверхность, закругленную в одном направлении, по существу, непрерывно, и проходящую от точки отрыва потока, вблизи указанного выпускного отверстия, в точку возврата, вблизи указанного впускного отверстия, причем указанная внутренняя поверхность сформирована и расположена относительно направления движения указанного основного потока таким образом, чтобы отделять часть текучей среды в направлении движения указанного основного потока в указанной точки отрыва потока для образования рециркуляционного вихревого потока в указанной зоне рециркуляции во время работы указанного реактора, и при этом указанная внутренняя поверхность дополнительно характеризуется отсутствием нарушений непрерывности для создания, по существу, невозмущенного движения пограничного слоя по периферии указанного рециркуляционного вихревого потока.

2. Камера сгорания по п.1, в которой объем указанной зоны рециркуляции не меньше объема зоны указанного основного потока в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

3. Камера сгорания по п.1, в которой объем указанной зоны рециркуляции не меньше двойного объема зоны указанного основного потока в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки.

4. Камера сгорания по п.1, в которой объем текучей среды, входящей в указанную зону рециркуляции, по сравнению с текучей средой, выпускаемой из указанного выпускного отверстия, составляет не меньше 7% в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

5. Камера сгорания по п.1, в которой объем текучей среды, входящей в указанную зону рециркуляции, по сравнению с текучей средой, выпускаемой из указанного выпускного отверстия, составляет не меньше 10% в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки.

6. Камера сгорания по п.1, в которой текучая среда в указанном пограничном слое имеет степень турбулентности менее 0,2.

7. Камера сгорания по п.6, в которой указанная степень турбулентности составляет от 0,008 до 0,01.

8. Камера сгорания по п.1, в которой направление указанного рециркуляционного потока в указанной точке отрыва потока образует угол от 15 до 100° к направлению движения указанного основного потока в указанной точке отрыва потока.

9. Камера сгорания по п.1, в которой направление указанного рециркуляционного потока в указанной точке возврата образует угол от 85 до 175° к направлению движения указанного основного потока в указанной точке возврата.

10. Камера сгорания по п.1, в которой отношение скорости указанного рециркуляционного вихревого потока в области, близлежащей к указанному впускному отверстию, но снаружи указанного пограничного слоя, к скорости указанного основного потока, входящего в зону указанного основного потока, находится в диапазоне не менее 1,4:1 в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

11. Камера сгорания по п.1, в которой отношение скорости указанного рециркуляционного вихревого потока в области, близлежащей к указанному впускному отверстию, но снаружи указанного пограничного слоя, к скорости указанного основного потока, входящего в зону указанного основного потока, находится в диапазоне не менее 2:1 в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки.

12. Камера сгорания по п.1, в которой указанный пограничный слой имеет толщину приблизительно 1 мм, когда указанная нагретая текучая среда на указанном выпускном отверстии имеет температуру приблизительно 1100°С.

13. Камера сгорания по п.1, в которой указанный пограничный слой имеет толщину приблизительно 2 мм, когда указанная нагретая текучая среда на указанном выпускном отверстии имеет температуру приблизительно 800°С.

14. Камера сгорания по п.1, в которой указанный пограничный слой имеет толщину, превышающую диаметр центральной части рециркуляционной текучей среды в указанном рециркуляционном вихревом потоке, когда указанная нагретая текучая среда на указанном выпускном отверстии имеет температуру в диапазоне 380-420°С.

15. Камера сгорания по п.1, в которой текучая среда в указанном рециркуляционном вихревом потоке перемещается слоями, и указанные слои, по существу, не смешиваются радиально в вихре.

16. Камера сгорания по п.15, в которой тепловая энергия передается от внутренних слоев указанных слоев к наружным слоям указанных слоев.

17. Камера сгорания по п.1, в которой высокая температура относительно других температур в указанном реакторе существует на пересечении указанного периферийного вихревого потока и указанного основного потока, проходящего через указанное впускное отверстие, и указанный периферийный вихревой поток перемещается в том же направлении, что и указанный основной поток после прохождения указанным основным потоком через указанное пересечение, образуя слой на границе раздела между указанным периферийным вихревым потоком и указанным основным потоком, и в котором тепловая энергия передается от текучей среды в указанном периферийном вихревом потоке через указанный слой на границе раздела и в текучую среду в зоне указанного основного потока.

18. Камера сгорания по п.17, в которой текучая среда, проходящая через указанное впускное отверстие в области поверхности указанной текучей среды, близлежащей к указанному слою на границе раздела, воспламеняется в результате контакта с указанным слоем на границе раздела и действует как растопочный факел для камеры сгорания.

19. Камера сгорания по п.17, в которой отсутствует заметное турбулентное смешивание между текучей средой в указанном основном потоке и текучей средой в указанном периферийном вихревом потоке.

20. Камера сгорания по п.17, в которой указанный слой на границе раздела вызывает образование и сохранение теплового сопла в зоне указанного основного потока.

21. Камера сгорания по п.17, в которой как горение, так и преобразование топлива происходят в указанном слое на границе раздела, где указанный слой на границе раздела встречается с указанным основным потоком, и указанная комбинация горения и преобразования топлива сохраняется во время указанной работы камеры сгорания.

22. Камера сгорания по п.20, в которой площадь поперечного сечения указанного выпускного отверстия превышает площадь поперечного сечения указанного впускного отверстия не более чем в 2,2 раза.

23. Камера сгорания по п.1, в которой для изменения рабочего режима, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки, площадь поперечного сечения указанного впускного отверстия уменьшена относительно площади поперечного сечения указанного впускного отверстия, используемой в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

24. Способ осуществления реакции топлива в камере сгорания, содержащей реактор, впускное отверстие для подачи основного потока текучей среды в указанный реактор, выпускное отверстие для выпуска нагретой текучей среды из указанного реактора, причем указанный реактор расположен между указанным впускным отверстием и указанным выпускным отверстием и содержит зону основного потока и зону рециркуляции, при этом согласно указанному способу осуществляют прохождение большей части указанного основного потока по траектории вдоль зоны указанного основного потока, прохождение меньшей части указанного основного потока по траектории через указанную зону рециркуляции для образования рециркуляционного вихревого потока, который возвращает часть текучей среды в указанную зону рециркуляции в области вблизи указанного впускного отверстия, создание потока пограничного слоя рециркуляционной текучей среды по внутренней поверхности стенки указанной зоны рециркуляции без существенной турбулентности, создание пересечения периферийной части указанного рециркуляционного вихревого потока с указанным основным потоком в области, близлежащей к указанному впускному отверстию, где указанный периферийный поток имеет более высокую скорость, чем указанный основной поток, причем указанный периферийный поток после области указанного пересечения движется приблизительно в одном направлении с указанным основным потоком, смешивание указанного периферийного потока и указанного основного потока в результате диффузии и без существенного механического смешивания, в результате чего образуют слой на границе раздела между указанным основным потоком и указанным периферийным потоком и вызывают существенную передачу тепловой энергии от текучей среды в указанном периферийном потоке через указанный слой на границе раздела и в текучую среду в зоне указанного основного потока.

25. Способ по п.24, при котором объем текучей среды, входящей в указанную зону рециркуляции по сравнению с текучей средой, выпускаемой через указанное выпускное отверстие, составляет не меньше 7% в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

26. Способ по п.24, при котором объем текуче среды, входящей в указанную зону рециркуляции по сравнению с текучей средой, выпускаемой через указанное выпускное отверстие, составляет не меньше 10% в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки.

27. Способ по п.24, при котором указанный пограничный слой рециркуляционного потока текучей среды по указанной внутренней поверхности стенки указанной зоны рециркуляции имеет степень турбулентности менее 0,2.

28. Способ по п.27, при котором указанный пограничный слой рециркуляционного потока текучей среды по указанной внутренней поверхности стенки указанной зоны рециркуляции имеет степень турбулентности от 0,008 до 0,01.

29. Способ по п.24, при котором отношение указанной более высокой скорости указанного периферийного вихревого потока к скорости указанного основного потока, входящего в зону указанного основного потока, составляет не менее чем 1,4:1 в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания.

30. Способ по п.24, при котором отношение указанной более высокой скорости указанного периферийного вихревого потока к скорости указанного основного потока, входящего в зону указанного основного потока, составляет не менее чем 2:1 в рабочем режиме, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки.

31. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют перемещение текучей среды в указанном рециркуляционном вихревом потоке слоями, причем слои, по существу, не смешивают радиально внутри вихря.

32. Способ по п.24, при котором тепловая энергия передается от внутренних слоев к наружным слоям указанных слоев.

33. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют воспламенение текучей среды, входящей через указанное впускное отверстие в области поверхности указанной текучей среды вблизи указанного слоя на границе раздела, посредством контакта с указанным слоем на границе раздела и таким образом действующей как растопочный факел для камеры сгорания.

34. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют смешивание текучей среды в указанном основном потоке с текучей средой в указанном периферийном вихревом потоке, не образуя существенной турбулентности.

35. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют образование и сохранения теплового сопла в зоне указанного основного потока.

36. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют горение и преобразование топлива в указанном слое на границе раздела и сохранение указанной комбинации горения и преобразования во время работы камеры сгорания.

37. Способ по п.24, при котором дополнительно осуществляют изменение рабочего режима, в котором указанный реактор выполняет функцию камеры сгорания, на рабочий режим, в котором указанный реактор выполняет функцию реформинг-установки посредством уменьшения площади поперечного сечения указанного впускного отверстия.