RU2062404C1

RU2062404C1 - Thermoacoustical resonator of gas dynamic ignitor

Info

Publication number: RU2062404C1
Application number: RU94037889A
Authority: RU
Inventors: Константин Васильевич Лысенко
Original assignee: Константин Васильевич Лысенко
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-06-20
Also published as: RU94037889A

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: thermoacoustical resonator is made up as cylindrical casing with a plugged outlet end face. The base of conical rod 7 is secured to end face 6. The rod is made of a solid material and mounted coaxially inside the casing. The point of the rod points in the direction of the outlet end face of resonator 5. Resonator 5 is mounted in prechamber 1 of the gas dynamic ignitor. Branch pipes for supplying fuel 4 and oxidizer 3 are axially alined and opposite to the ignitor. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к газодинамическим воспламенителям, и может быть использовано для розжига промышленных котлоагрегатов. The invention relates to a power system, in particular to gas-dynamic igniters, and can be used to ignite industrial boilers.

В настоящее время для воспламенения смеси в камерах сгорания и топочных камерах различных теплоэнергетических устройств находят применение газодинамические воспламенители с термоакустическими резонаторами. Это связано с простотой их конструкций, искробезопасностью и надежностью работы. В этих устройствах воспламенение рабочей топливной смеси происходит путем ее разогрева до температуры воспламенения от нагретой поверхности резонатора вследствие развития колебаний ударных волн в газовом потоке в термоакустическом резонаторе и нагрева ими поверхности резонатора. At present, gas-dynamic ignitors with thermoacoustic resonators are used to ignite a mixture in combustion chambers and furnace chambers of various heat power devices. This is due to the simplicity of their designs, intrinsic safety and reliability. In these devices, the ignition of the working fuel mixture occurs by heating it to the ignition temperature from the heated surface of the resonator due to the development of shock wave oscillations in the gas stream in the thermoacoustic resonator and their heating of the resonator surface.

Газодинамические воспламенители обеспечивают самовоспламенение топливной смеси вследствие описанных выше явлений, поэтому в их конструкциях отсутствуют элементы и узлы искрового или электроискрового и т.п. воспламенения, что выгодно отличает их от всех других известных видов воспламенителей. Gas-dynamic ignitors provide self-ignition of the fuel mixture due to the phenomena described above, therefore, in their designs there are no elements and units of a spark or electric spark, etc. ignition, which distinguishes them from all other known types of igniters.

Основным узлом таких воспламенителей является термоакустический резонатор, который собственно и осуществляет преобразование кинетической энергии газового потока в колебания ударных волн, вызывающих разогрев топливной смеси и нагрев стенки резонатора до температуры самовоспламенения топливной смеси. The main assembly of such igniters is a thermoacoustic resonator, which actually converts the kinetic energy of the gas stream into shock wave oscillations, causing the fuel mixture to heat up and the cavity wall to heat up to the auto-ignition temperature of the fuel mixture.

Известен термоакустический резонатор газодинамического воспламенителя, содержащий тонкостенный кольцевой кожух с заглушенным с одной стороны торцом, площадь поперечного сечения которого уменьшается от входного торца к заглушенному (см. а.с. СССР N 1657883, кл. F 23Q 13/00, 1989). A thermoacoustic resonator for a gas-dynamic igniter is known, containing a thin-walled annular casing with an end muffled on one side, the cross-sectional area of which decreases from the inlet end to the muffled one (see AS USSR N 1657883, class F 23Q 13/00, 1989).

Недостаток известного резонатора заключается в сложности и нетехнологичности его изготовления для газодинамических воспламенителей с небольшим расходом топливной смеси, преимущественно для промышленных котлов с диаметрами установочных отверстий под воспламенители 70 100 мм. При этом диаметры входного торца конфузорного кожуха резонатора составляют ≈7 10 мм, а заглушенного торца ≈1,5 -2,5 мм. A disadvantage of the known resonator lies in the complexity and low technology of its manufacture for gas-dynamic ignitors with a low consumption of the fuel mixture, mainly for industrial boilers with diameters of mounting holes for ignitors 70 100 mm. In this case, the diameters of the input end of the confuser cavity of the resonator are ≈7 10 mm, and the blanked end ≈1.5 -2.5 mm.

Такие параметры резонатора определяются как размерами установочного отверстия под воспламенитель, так и расходом рабочей среды. Это связано с тем, что для разогрева стенки резонатора до температуры самовоспламенения топливной смеси целесообразно использовать отечественные промышленные компрессоры для сжатия воздуха, которые широко применяются на многих предприятиях с небольшим расходом воздуха ≈20 30 г/с. Such resonator parameters are determined by both the dimensions of the mounting hole for the igniter and the flow rate of the working medium. This is due to the fact that it is advisable to use domestic industrial compressors for air compression, which are widely used in many enterprises with a small air flow rate of ≈20 30 g / s, to heat the cavity wall to the temperature of self-ignition of the fuel mixture.

Изготовить же кольцевой тонкостенный кожух резонатора с конфузорным каналом с такими параметрами достаточно сложно и даже проблематично, что сдерживает возможность использования газодинамических воспламенителей с термоакустическими резонаторами для розжига промышленных котлоагрегатов. To fabricate an annular thin-walled resonator casing with a confuser channel with such parameters is rather difficult and even problematic, which hinders the possibility of using gas-dynamic ignitors with thermoacoustic resonators for igniting industrial boiler units.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении технологичности и упрощении изготовления резонатора с малыми габаритами (для небольших расходов рабочей среды). The technical result achieved by the invention is to increase manufacturability and simplify the manufacture of a resonator with small dimensions (for small expenses of the working environment).

Он достигается тем, что в известном термоакустическом резонаторе, содержащем тонкостенный кольцевой кожух с заглушенным с одной стороны торцом, площадь поперечного сечения которого уменьшается от входного торца к заглушенному, согласно изобретению кожух выполнен цилиндрическим, а внутри его осесимметрично размещено коническое тело, прикрепленное основанием к заглушенному торцу и обращенное и входному торцу. Тело выполнено в виде сплошного стержня. It is achieved by the fact that in the known thermoacoustic resonator containing a thin-walled annular casing with an end muffled on one side, the cross-sectional area of which decreases from the input end to the muffled, according to the invention, the casing is cylindrical, and a conical body is attached axisymmetrically attached to the muffled base end face and facing and entrance end. The body is made in the form of a solid rod.

На чертеже изображен продольный разрез термоакустического резонатора в составе газодинамического воспламенителя. The drawing shows a longitudinal section of a thermoacoustic resonator as part of a gas-dynamic igniter.

Газодинамический воспламенитель содержит форкамеру 1 с отверстием 2 для выпуска пламени. К форкамере 1 присоединены два коаксиальных патрубка: подвода окислителя 3 с соплом и подвода топлива 4 с форсункой на конце. На одной оси напротив патрубков 3 и 4 в отверстии противоположной стенки форкамеры 1 установлен термоакустический резонатор 5, представляющий собой собственно тонкостенный цилиндрический кожух с заглушенным 6 выходным торцом. К торцу 6 прикреплен основанием конический стержень 7 из сплошного материала, размещенный осесимметрично внутри кожуха резонатора 5 и направленный острием в сторону входного торца резонатора 5. Внутренняя цилиндрическая поверхность кожуха резонатора 5 образует с внешней поверхностью конического стержня 7 сужающийся канал. Выполнение кожуха резонатора 5 цилиндрическим и стержня 7 коническим (для образования сужающегося канала) более технологично с точки зрения изготовления, т.к. выполнить наружный конус легче, чем внутренний при малых углах конуса и небольших поперечных размерах резонатора, что упрощает процесс изготовления резонаторов для воспламенителей с небольшим расходном топливной смеси или рабочей среды. Gas-dynamic igniter contains pre-chamber 1 with hole 2 for the release of flame. Two coaxial nozzles are connected to the prechamber 1: an oxidizer supply 3 with a nozzle and a fuel supply 4 with a nozzle at the end. On one axis opposite the nozzles 3 and 4, a thermoacoustic resonator 5 is installed in the hole of the opposite wall of the prechamber 1, which is a thin-walled cylindrical casing with a plugged 6 output end. A conical rod 7 made of a solid material is attached to the end face 6 by the base, placed axisymmetrically inside the resonator casing 5 and directed by the tip towards the inlet end of the resonator 5. The inner cylindrical surface of the resonator casing 5 forms a tapering channel with the outer surface of the conical rod 7. The execution of the casing of the resonator 5 cylindrical and the rod 7 conical (for the formation of a tapering channel) is more technologically advanced from the point of view of manufacture, because It is easier to make the outer cone than the inner one at small cone angles and small transverse dimensions of the resonator, which simplifies the manufacturing process for resonators for igniters with a small fuel mixture or working medium.

Газодинамический воспламенитель, изображенный на чертеже, работает аналогично газодинамическому воспламенителю по а.с. СССР N 1657883, принятому в качестве прототипа. The gas-dynamic igniter, shown in the drawing, works similarly to the gas-dynamic igniter according to A.S. USSR N 1657883, adopted as a prototype.

Топливо подается в форсунку патрубка 4, а окислитель в конфузорное сопло патрубка 3. Смешение топлива и окислителя начинается в конфузорной части сопла патрубка 3, откуда смесь топлива и окислителя попадает в форкамеру 1, а из нее в резонатор 5. В резонаторе 5 возникают резонансные акустические колебания, что вызывает распространение внутри резонатора 5 ударных волн. За счет возникающих при этом диссипативных процессов в резонаторе 5 выделяется тепловая энергия, нагревающая заглушенный участок резонатора 5. При этом топливная смесь соприкасается с нагретым участком резонатора 5 и воспламеняется. Пламя перебрасывается на смесь, заполняющую форкамеру 1, и далее истекает из отверстия 2. Fuel is supplied to nozzle of nozzle 4, and oxidizer to confuser nozzle of nozzle 3. Mixing of fuel and oxidizer begins in the confuser part of nozzle of nozzle 3, from where the mixture of fuel and oxidizer enters nozzle 1, and from it into resonator 5. In resonator 5, resonant acoustic oscillations, which causes the propagation of 5 shock waves inside the resonator. Due to the dissipative processes that arise in this case, thermal energy is generated in the resonator 5, which heats the muffled section of the resonator 5. In this case, the fuel mixture comes into contact with the heated section of the resonator 5 and ignites. The flame is transferred to the mixture filling the pre-chamber 1, and then flows out of the hole 2.

Claims

1. The thermoacoustic resonator of a gas-dynamic igniter, comprising an annular casing with an end muffled on one side and a cross-sectional area decreasing from the inlet end to the muffled one, characterized in that the casing is cylindrical and a conical body is mounted axisymmetrically, attached by a base to the end face and Pointed to the inlet end.

2. The resonator according to claim 1, characterized in that the conical body is made in the form of a solid rod.