RU2043565C1

RU2043565C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2043565C1
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Спиридонов; Ф.З. Тинчурин; М.Ю. Спиридонов; А.Ю. Спиридонов
Original assignee: Спиридонов Юрий Александрович
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1995-09-10

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: distributors are installed on burner casing radius for rotation about their own axis and blanked off on the side of the secondary combustion space, and the section of distributors brought inside this space is furnished with holes. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива. The invention relates to energy and can be used for fuel combustion.

Известна топка, содержащая соосно расположенные камеры сгорания и дожигания с тангенциально направленными соплами первичного и вторичного воздуха. Основной недостаток устройства низкая экономичность, повышенные габариты устройства. Known firebox containing coaxially located combustion and afterburner chambers with tangentially directed nozzles of primary and secondary air. The main disadvantage of the device is low profitability, increased dimensions of the device.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее соосно расположенные камеры сгорания и дожигания, рубашку, воронку и сопла первичного и вторичного дутья в несколько ярусов, касающихся условного цилиндра, диаметром 0,40-0,45 диаметра камеры сгорания и дожигания соответственно. The closest technical solution is a device containing coaxially located combustion and afterburner chambers, a shirt, funnel and primary and secondary blast nozzles in several tiers touching a conditional cylinder with a diameter of 0.40-0.45 diameter of the combustion and afterburner, respectively.

Основной недостаток устройства низкая экономичность на переменных режимах. The main disadvantage of the device is low profitability in variable modes.

Цель изобретения повышение экономичности. The purpose of the invention to increase efficiency.

Это достигается за счет того, что в устройстве, содержащем цилиндрический корпус с воздушным патрубком и соосно выполненными в корпусе камерой сгорания и дожигания, соединенные воронкой с образованием кольцевой воздушной полости между корпусом и упомянутыми камерами сопла первичного дутья и форсунку, распределители воздуха, выведенные за пределы корпуса, заглушенные со стороны последнего и имеющие прорези в зоне между воронкой и корпусом, причем распределители воздуха установлены по радиусу корпуса с возможностью вращения вокруг собственной оси и заглушенные со стороны камеры дожигания, а на участках распределителей заведенных в полость этой камеры выполнены отверстия. This is achieved due to the fact that in a device containing a cylindrical body with an air nozzle and a combustion and afterburner chamber coaxially formed in the body, connected by a funnel to form an annular air cavity between the body and the primary blast nozzle chambers and the nozzle, air distributors outside housings, muffled from the side of the latter and having slots in the area between the funnel and the housing, the air distributors being installed along the radius of the housing with the possibility of rotation around Twain axis damped by the post-combustion chamber, and valves in areas places the cavity of the chamber openings.

Известно, что при поперечной подаче струй эффективность смешения лимитируется конвективным тепломассопереносом и может быть определена соотношением
θ H^-2/3; H

h

h_s= kd

sin α

= 1

, где α угол атаки; β угол хордальности; θ- параметр качества; А характерный размер потока; k коэффициент; d диаметр отверстия; v скорость; ρ плотность; h глубина проникновения. Индексы: 2 ограничение по передней границе; 3 ограничение по конвективному массопереносу; г струя; см смесь; s в плоскости траектории струи; r по нормали к линиям тока.It is known that with transverse flow of jets, the mixing efficiency is limited by convective heat and mass transfer and can be determined by the relation
θ H ^-2/3 ; H

h

h _s = kd

sin α

= 1

where α is the angle of attack; β angle of chordality; θ is the quality parameter; A characteristic flow size; k coefficient; d hole diameter; v speed; ρ density; h penetration depth. Indices: 2 frontier limit; 3 restriction on convective mass transfer; g jet; see mixture; s in the plane of the jet path; r normal to streamlines.

Таким образом, при изменении режима работы устройства меняется

и при неизменном положении распределителя αсоnst; β= const меняется

,

и, как следствие, уменьшается качество смешения. Для того, чтобы вернуть значение качества смешения (например, θ= 1,0) в предлагаемом устройстве при изменении режима работы и, следовательно,

предлагается менять α и β таким образом, чтобы величина

сохранилась неизменной.Thus, when you change the operating mode of the device changes

and with the valve position αconst unchanged; β = const changes

,

and, as a result, the quality of mixing is reduced. In order to return the value of the quality of mixing (for example, θ = 1,0) in the proposed device when changing the operating mode and, therefore,

It is proposed to change α and β so that the quantity

remained unchanged.

Очевидно, в этом случае значение θ также сохраняется неизменным. Изменение α и β предполагается осуществлять за счет углового перемещения распределителя вокруг собственной оси. Заметим, что угловое перемещение распределителя вокруг собственной оси позволяет одновременно менять α и β для предлагаемого решения. Так, например, если отверстие распределителя радиальное, а угол между осями отверстия и распределителя равен φ, то при угловом перемещении распределителя (Ψ var) углы α и β меняются следующим образом:
Ψ=0,α=π/2,β=+1,
Ψ=π/2,α=π/2-φ,β=0,
Ψ=π,α=π/2,β=-1,
Ψ= 3π/2,α=π/2+φ,β=0, Ψ угол поворота распределителя от исходного положения, приведенного на фиг. 2. Правило знаков: для β отсчет по часовой стрелке; "+" отсчет против часовой стрелки ( α= 0 спутная подача). Таким образом, поворот распределителя вокруг собственной оси приводит к монотонному изменению α и β. Условие: угол между осями распределителя и отверстия не равен прямому, т.е. φ≠π/2 позволяет обойти значительное снижение качества смешения при Ψ= π /2 и Ψ= 3π /2, связанное с переходом на спутную и встречную подачу струй, как менее эффективную по сравнению с поперечной.Obviously, in this case, the value of θ also remains unchanged. The change in α and β is supposed to be carried out due to the angular movement of the distributor around its own axis. Note that the angular movement of the distributor around its own axis allows you to simultaneously change α and β for the proposed solution. So, for example, if the distributor hole is radial, and the angle between the axis of the hole and the distributor is φ, then with the angular movement of the distributor (Ψ var), the angles α and β change as follows:
Ψ = 0, α = π / 2, β = + 1,
Ψ = π / 2, α = π / 2-φ, β = 0,
Ψ = π, α = π / 2, β = -1,
Ψ = 3π / 2, α = π / 2 + φ, β = 0, Ψ the angle of rotation of the distributor from the initial position shown in FIG. 2. Rule of signs: for β, countdown clockwise; "+" countdown counterclockwise (α = 0 satellite feed). Thus, the rotation of the distributor around its own axis leads to a monotonic change in α and β. Condition: the angle between the axes of the distributor and the hole is not equal to the straight line, i.e. φ ≠ π / 2 allows you to bypass a significant decrease in the quality of mixing at Ψ = π / 2 and Ψ = 3π / 2, associated with the transition to the satellite and counter flow jets, as less effective than the transverse one.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что известные технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими изобретение от прототипа, не обнаружены. Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями. The analysis of scientific, technical and patent literature showed that well-known technical solutions having features similar to those distinguishing the invention from the prototype were not found. The proposed technical solution has significant differences.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемой топки; на фиг. 2 и 3 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed firebox; in FIG. 2 and 3, section AA in FIG. 1.

Топка содержит соосно расположенные цилиндрические камеры сгорания 1 с соплами 2 и форсункой 3 и камеру дожигания 4. Камера сгорания 1 снабжена рубашкой 6, к полости 7 которой подключены сопла 2. Нижняя часть камеры дожигания выполнена в виде воронки 8, через которую выведены распределители 9, установленные по радиусу. Распределители 9 выведены за пределы рубашки 6 и заглушены по торцам. Распределители имеют прорези 10 в зоне полости 7 между рубашкой 6 и воронкой 8 и отверстия 5 в зоне камеры дожигания. Распределители установлены с возможностью перемещения вокруг собственной оси. На фиг. 1 показаны механизмы перемещения 11 и фиксации положения 12. Воздушная рубашка 6 снабжена патрубком 13 ввода воздуха. Воздух через патрубок 13 поступает в полость 7 воздушной рубашки 6, откуда одна часть его через сопла 2 первичного дутья направляется в камеру сгорания 1, а другая через прорези 10 поступает в распределители 9 и через отверстия 5 истекает в камеру дожигания. При изменении режима работы объекта меняют угловое положение распределителей, но таким образом, чтобы

сохранилось неизменным. В этом случае качество смешения θ и, следовательно, интенсивные характеристики диффузионного процесса не меняются, т.е. сохраняют максимальное значение. При изменении режима работы устройства меняется

и для обеспечения неизменного значения θ меняют α и β. В данном устройстве изменение α и β осуществляют за счет перемещения распределителя вокруг собственной оси. Таким образом за счет углового перемещения распределителей предлагается поддержать высокую эффективность технологического процесса при переменных режимах работы устройства.The furnace contains coaxially arranged cylindrical combustion chambers 1 with nozzles 2 and a nozzle 3 and an afterburner 4. The combustion chamber 1 is provided with a jacket 6, to the cavity 7 of which nozzles 2 are connected. The lower part of the afterburner is made in the form of a funnel 8 through which distributors 9 are discharged set by radius. Distributors 9 are brought out of the shirt 6 and are muffled at the ends. Distributors have slots 10 in the area of the cavity 7 between the jacket 6 and the funnel 8 and the holes 5 in the area of the afterburner. Distributors are installed with the possibility of movement around its own axis. In FIG. 1 shows the mechanisms of movement 11 and fixing the position 12. The air jacket 6 is equipped with a pipe 13 air inlet. Air through the pipe 13 enters the cavity 7 of the air jacket 6, from where one part of it through the nozzles 2 of the primary blast is directed into the combustion chamber 1, and the other through the slots 10 enters the distributors 9 and flows through the holes 5 into the afterburner. When changing the operating mode of the object, the angular position of the distributors is changed, but in such a way that

remained unchanged. In this case, the mixing quality θ and, therefore, the intense characteristics of the diffusion process do not change, i.e. keep the maximum value. When you change the operating mode of the device changes

and to ensure a constant value of θ, α and β are changed. In this device, the change in α and β is carried out by moving the distributor around its own axis. Thus, due to the angular movement of the valves, it is proposed to maintain high efficiency of the technological process under variable operating conditions of the device.

Исследования, проведенные в лаборатории "Гидрогазодинамика" в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров

0-0,80;

0,0078-0,0627;

0,196-0,784, где φ< 90^о и Ψ= var показали следующее:
при неизменном значении Ψ изменение G приводит к изменению качества смешения 1-0;
изменение величины Ψ позволяет получить высокое качество смешения в широком диапазоне изменения режима работы устройства (G var). Здесь:

d_э= d

G массовый расход; d диаметp; φ угол между осями распределителя и отверстия; Ψ угол поворота распределителя вокруг собственной оси; μ коэффициент расхода. Индексы: с струя, э эквивалентный, п поток, о отверстие.Studies conducted in the laboratory "Hydrogasdynamics" in a wide range of changes in geometric and operational parameters

0-0.80;

0.0078-0.0627;

0,196-0,784, where φ <90 ^о and Ψ = var showed the following:
at a constant value of Ψ, a change in G leads to a change in the quality of mixing 1-0;
changing величины allows you to get high quality mixing in a wide range of changes in the operating mode of the device (G var). Here:

d _e = d

G mass flow rate; d diameter; φ is the angle between the axes of the distributor and the hole; Ψ angle of rotation of the distributor around its own axis; μ flow coefficient. Indices: with a jet, e equivalent, n flow, about a hole.

Claims

A fire chamber containing a cylindrical housing with an air nozzle and a combustion chamber and an afterburner coaxially formed in the housing, connected by a funnel to form an annular air cavity between the housing and the said chambers, primary blast nozzles and nozzle, air distributors discharged outside the housing, muffled from the side of the latter and having slots in the area between the funnel and the housing, characterized in that, in order to increase efficiency, air distributors are installed along the radius of the housing with the possibility of The joints are around their own axis and are muffled from the side of the afterburner, and holes are made in the sections of the distributors introduced into the cavity of this chamber.