RU2319076C2 - Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution - Google Patents
Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319076C2 RU2319076C2 RU2005114674/06A RU2005114674A RU2319076C2 RU 2319076 C2 RU2319076 C2 RU 2319076C2 RU 2005114674/06 A RU2005114674/06 A RU 2005114674/06A RU 2005114674 A RU2005114674 A RU 2005114674A RU 2319076 C2 RU2319076 C2 RU 2319076C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- gas
- heated
- fuel
- jet
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к энергетике и машиностроению и предназначены для организации воспламенения несамовоспламеняющихся газообразных или газожидкостных топлив в различных устройствах для сжигания, включая тепловые двигатели.The invention relates to energy and mechanical engineering and is intended to organize ignition of non-combustible gaseous or gas-liquid fuels in various combustion devices, including heat engines.
Известен способ газодинамического воспламенения газообразных компонентов топлива, включающий процесс генерации акустических колебаний одновременно активными потоками первого и второго компонентов топлива, нагрев части активного потока вследствие поглощения энергии акустических колебаний, разделение активных потоков на холодную и нагретую составляющие, смешивание нагретых потоков компонентов топлива в ограниченной зоне и воспламенение (п. РФ №2175743, з. №99102886/06 от 10.02.99, МПК F23Q 13/00).A known method of gas-dynamic ignition of gaseous fuel components, including the process of generating acoustic vibrations by simultaneously active flows of the first and second fuel components, heating a part of the active flow due to absorption of the energy of acoustic vibrations, dividing active flows into cold and heated components, mixing heated flows of fuel components in a limited area and ignition (p. of the Russian Federation No. 2175743, z. No. 99102886/06 of 02/10/99, IPC
Способ осуществляется в устройстве, защищенном тем же патентом. Газодинамический воспламенитель содержит форкамеру с выхлопным соплом, каналы подвода компонентов в нее, причем каналы подачи компонентов выполнены в виде сопел установленных соосно и направленных навстречу друг другу, а напротив них размещены резонансные трубки, днища которых образуют ограниченную зону, а в этих днищах выполнены отверстия для отвода нагретых составляющих газа.The method is carried out in a device protected by the same patent. The gas-dynamic igniter contains a prechamber with an exhaust nozzle, component supply channels into it, the component supply channels being made in the form of nozzles mounted coaxially and directed towards each other, and resonant tubes are placed opposite them, the bottoms of which form a limited zone, and holes are made in these bottoms for removal of heated gas components.
Для известных способа и устройства характерны инерционность процесса разогрева газа из-за отвода тепла в холодную часть стенок резонансной трубки и ограничение по используемым компонентам топлива: применяются только газообразные компоненты топлива.The known method and device is characterized by the inertia of the gas heating process due to heat removal to the cold part of the walls of the resonance tube and the restriction on the used fuel components: only gaseous fuel components are used.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ воспламенения двухкомпонентного топлива по а.с. СССР №1605098 (з. №4625697/24-06 от 26.12.88), МПК F23Q 13/00, включающий ускорение струи газообразного компонента до сверхзвуковой скорости, торможение струи с возбуждением в ней ударных волн, разделение струи первого компонента на нагретую и холодную составляющие, разделение второго компонента и смешение одной его части с нагретой частью первого компонента при достижении заданной температуры в нагретой части первого компонента, смешивание оставшейся части второго компонента с холодной частью первого компонента вне зоны воспламенения.Closest to the proposed method is a method of ignition of a two-component fuel by AS USSR No. 1605098 (z. No. 4625697 / 24-06 dated 12.26.88), IPC
Как и для вышеупомянутых способа и устройства, для прототипа характерна инерционность и невысокая надежность воспламенения жидких горючих компонентов, связанные с необходимостью достижения конструкцией в зоне смешения температуры воспламенения жидкого компонента и отсутствием этапа подготовки горючей смеси.As with the aforementioned method and device, the prototype is characterized by inertia and low reliability of ignition of liquid combustible components associated with the need to achieve the design in the mixing zone of the ignition temperature of the liquid component and the absence of the stage of preparation of the combustible mixture.
Наиболее близким к заявляемому устройством для осуществления способа является газодинамический воспламенитель по патенту РФ №2053445 (з. №2252908/06 от 05.03.79), МПК F23D 11/34. Устройство состоит из корпуса в форме эллиптического концентратора с закрепленным в одном из его фокусов стержневым газоструйным излучателем, системы подвода компонентов топлива, один из которых является рабочим телом газоструйного излучателя, проходной резонансной трубки с отверстиями подвода второго компонента топлива, установленной в огневом днище во втором фокусе концентратора. В огневом днище предусмотрены каналы для отвода рабочего тела.Closest to the claimed device for implementing the method is a gas-dynamic igniter according to the patent of the Russian Federation No. 2053445 (z. No. 2252908/06 of 05.03.79), IPC F23D 11/34. The device consists of a body in the form of an elliptical concentrator with a rod gas-jet emitter fixed in one of its foci, a fuel component supply system, one of which is a gas-jet emitter working fluid, a resonant tube with supply holes for the second fuel component installed in the firing plate in the second focus hub. In the fire bottom channels are provided for the removal of the working fluid.
Для данного устройства характерны те же недостатки, что и для вышеприведенного способа, но возникает положительное свойство: объемный нагрев газа в заданной точке (зоне).This device is characterized by the same disadvantages as for the above method, but a positive property arises: volumetric heating of gas at a given point (zone).
Предлагаемыми изобретениями решается задача снижения инерционности процесса воспламенения и повышения его надежности путем поглощения акустической энергии газом и горючей смесью, заполняющей проходную резонансную трубку, и взаимодействием этой смеси с дополнительно и отдельно нагретым газом.The proposed inventions solve the problem of reducing the inertia of the ignition process and increasing its reliability by absorbing acoustic energy with gas and a combustible mixture filling the passage through the resonant tube, and the interaction of this mixture with additionally and separately heated gas.
Для достижения требуемого технического результата способ воспламенения двухкомпонентного топлива, как и прототип, включает ускорение струи газообразного компонента до сверхзвуковой скорости, торможение струи с возбуждением в ней ударных волн, разделение струи первого компонента на нагретую и холодную составляющие, разделение второго компонента и смешение одной его части с нагретой частью первого компонента при достижении заданной температуры в нагретой части первого компонента, смешивание оставшейся части второго компонента с холодной частью первого компонента вне зоны воспламенения. Дополнительно газообразный компонент разделяют на два потока и второй поток также ускоряют, тормозят с возбуждением в струе ударных волн, разделяют на нагретую и холодную составляющие, причем ударные волны, образованные первым и вторым потоками газообразного компонента, концентрируют в заданных зонах нагрева компонента, а в нагретую составляющую подают смесь части второго компонента с нагретой частью первого компонента первого потока.To achieve the desired technical result, the method of ignition of a two-component fuel, like the prototype, includes accelerating the jet of the gaseous component to supersonic speed, braking the jet with the excitation of shock waves in it, separating the jet of the first component into the heated and cold components, separating the second component and mixing one part of it with the heated part of the first component when reaching the set temperature in the heated part of the first component, mixing the remaining part of the second component with cold discharge part of the first component is the ignition zone. In addition, the gaseous component is divided into two streams and the second stream is also accelerated, decelerated by excitation in the jet of shock waves, divided into the heated and cold components, and the shock waves formed by the first and second flows of the gaseous component are concentrated in the specified heating zones of the component, and in the heated the component is fed a mixture of part of the second component with the heated part of the first component of the first stream.
Особенность способа заключается в объемном процессе воспламенения подготовленной и нагретой смеси окислительного газа и горючего. Из процесса воспламенения исключается испарение горючего в зоне воспламенения - процесс, потребляющий большое количество тепловой энергии, возникающей при поглощении компонентами энергии ударных волн. Заданная температура, являющаяся ориентиром для подачи второго компонента (горючего), может быть снижена, а время, затрачиваемое на воспламенение подготовленной смеси, уменьшится.The peculiarity of the method lies in the volumetric process of ignition of the prepared and heated mixture of oxidizing gas and fuel. Evaporation of fuel in the ignition zone is excluded from the ignition process - a process that consumes a large amount of thermal energy arising from the absorption of shock wave energy by components. The set temperature, which is a guideline for the supply of the second component (fuel), can be reduced, and the time taken to ignite the prepared mixture will be reduced.
Устройство, позволяющее получить вышеприведенный технический результат, представляет собой газодинамический воспламенитель, состоящий из корпуса в виде эллиптического концентратора акустических колебаний с закрепленным в одном из его фокусов стержневым газоструйным излучателем, систем подвода первого и второго компонентов топлива, первый из которых является рабочим телом стержневого газоструйного излучателя, проходную резонансную трубку с отверстиями подвода второго компонента топлива (горючего), установленную в днище во втором фокусе концентратора. Согласно изобретению выход из проходной резонансной трубки сообщен с полостью второй проходной резонансной трубки, размещенной соосно второму концентратору акустических колебаний с собственным газоструйным излучателем, установленным на днище по другую сторону от первого концентратора, причем магистраль подачи первого компонента, являющегося рабочим телом второго излучателя, сообщена с магистралью подачи рабочего тела стержневого излучателя.The device that allows to obtain the above technical result is a gas-dynamic igniter, consisting of a body in the form of an elliptical acoustic vibration concentrator with a rod gas-jet emitter fixed in one of its foci, supply systems for the first and second fuel components, the first of which is the working fluid of the rod gas-jet emitter , a through resonant tube with holes for supplying the second component of fuel (fuel) installed in the bottom in the second Oecussi hub. According to the invention, the exit from the passage of the resonant tube is in communication with the cavity of the second passage of the resonant tube, placed coaxially with the second acoustic oscillation concentrator with its own gas-jet emitter mounted on the bottom on the other side of the first concentrator, the supply line of the first component being the working medium of the second emitter being in communication with the feed line of the working fluid of the rod emitter.
Второй концентратор акустических колебаний целесообразно выполнять в виде осесимметричной камеры, соосно которой установлен дисковый газоструйный излучатель со сходящейся струей.The second concentrator of acoustic vibrations is advisable to perform in the form of an axisymmetric chamber, coaxially which is installed disk gas-jet emitter with a converging stream.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведена схема осуществления способа.Figure 1 shows a diagram of the implementation of the method.
На фиг.2 приведено устройство для осуществления способа, продольный разрез.Figure 2 shows a device for implementing the method, a longitudinal section.
На схеме осуществления способа (фиг.1) показаны ускорители 1 и 2, выполненные в виде сопел, резонансные полости 3 и 4, в которых генерируются периодические ударные волны (акустические колебания), 5 и 6 - концентраторы акустических колебаний, а 7 и 8 - полости нагрева и воспламенения соответственно, выполненные в виде проходных резонансных трубок.On the scheme of the method (Fig. 1)
В концентраторах акустических колебаний каждый поток разделяют на нагретую и холодную составляющие. Горячая составляющая ограничивается полостью 7, в которую подается часть горючего (жидкого или газообразного). В полость 8 поступает нагретая часть второго потока окислительного газа, и в нее подается подготовленная и нагретая смесь окислительного газа и горючего для воспламенения. Образовавшийся факел розжига поджигает смесь из остатков горючего и холодной составляющей окислительного газа.In acoustic vibration concentrators, each stream is divided into heated and cold components. The hot component is limited to the
Устройство, предназначенное для осуществления способа, представляет собой газодинамический воспламенитель с соплами 1 и 2 для подачи окислительного газа, резонаторами 3 и 4, расположенными напротив соответствующих сопел, концентраторами акустических колебаний 5 и 6. В заданных зонах нагрева концентраторов установлены проходные резонансные трубки 7 и 8, представляющие собой полости нагрева.The device intended for the implementation of the method is a gas-dynamic igniter with
Резонатор 3 закреплен на стержне 9, установленном соосно внутри сопла 1. Окислительный газ к соплу 1 подводится по трубопроводу 10. Боковая часть внутренней поверхности концентратора 5 выполнена в виде эллипсоида вращения, в одном из фокусов которого установлен резонатор 3, а во втором фокусе - проходная резонансная трубка 7 (полость нагрева и смешивания) с отверстиями 11 для подачи горючего из коллектора 12 и осевым отверстием 13 для выхода готовой смеси окислительного газа и горючего в проходную резонансную трубку 8, являющуюся полостью нагрева и воспламенения. Холодный газ из полости концентратора 5 через дренажные каналы 14 поступает внутрь концентратора 6. Концентратор 6 выполнен в виде конической камеры сгорания с соплом 15. Коллектор 12 находится в днище 16, в котором имеется радиальный канал 17 для подачи горючего, соединенный с трубопроводом 18, имеющим соединяющий трубопровод 19 для подачи части горючего в коллектор 20, из которого через форсунки 21 горючее поступает в концентратор 6 (коническую камеру сгорания). Окислительный газ к соплу 2 подводится через коллектор 22, сообщенный с трубопроводом 23.The
Предлагаемый способ воспламенения двухкомпонентного топлива осуществляется следующим образом (фиг.1). Газообразный компонент топлива (окислительный газ) разделяют на два потока, каждый из которых пропускают через собственный ускоритель, выполненный в виде сопла, до сверхзвуковой скорости. Первый поток пропускают через первый ускоритель 1, а второй поток - через второй ускоритель 2. После чего в виде недорасширенной струи поток из ускорителя 1 направляют в цилиндрическую полость резонатора 3, а из ускорителя 2 - в полость резонатора 4. В указанных полостях возбуждаются колебания ударных волн давления ультразвуковой частоты. Ударные волны с помощью концентраторов акустических колебаний 5 и 6 концентрируются в полостях нагрева 7 и 8, обеспечивая объемный процесс нагрева газа. Если полости нагрева выполнены в виде резонансных трубок, то эффективность нагрева газа существенно возрастает.The proposed method of ignition of a two-component fuel is as follows (figure 1). The gaseous component of the fuel (oxidizing gas) is divided into two streams, each of which is passed through its own accelerator, made in the form of a nozzle, to a supersonic speed. The first stream is passed through the first accelerator 1, and the second stream through the
Нагретый газ собирается в полостях нагрева 7 и 8, и газ из полости 7 протекает в полость 8. В полостях концентраторов 5 и 6 происходит разделение нагретой и холодной составляющих. В полости нагрева 7 в разогретую составляющую газа, при достижении им заданной температуры, добавляют часть горючего. Подготовленная смесь газифицированного или газообразного горючего с окислительным газом поступает в полость нагрева 8, где уже находится нагретый до температуры воспламенения горючей смеси окислительный газ для создания горючей смеси с соотношением компонентов топлива, близким к стехиометрическому. Смесь воспламеняется и образовавшийся факел розжига поджигает смешанные холодные составляющие окислительного газа и оставшегося горючего. Процесс воспламенения завершен.Heated gas is collected in the
Устройство, предназначенное для осуществления способа, работает следующим образом (фиг.2).A device designed to implement the method works as follows (figure 2).
Одна часть окислительного газа по трубопроводу 10 подается в сопло 1 и через кольцевой канал, образованный стержнем 9 и выходным участком сопла 1, со сверхзвуковой скоростью поступает в полость резонатора 3.One part of the oxidizing gas through a
Вторая часть окислительного газа через трубопровод 23, коллектор 22 и щелевое сопло 2 попадает в кольцевую полость резонатора 4. Ударные волны, образующиеся в полостях резонаторов 3 и 4, вызывают высокочастотные акустические колебания ультразвукового диапазона, которые, распространяясь в полостях концентраторов акустических колебаний 5 и 6, концентрируются в заданных зонах. В эллиптическом концентраторе 5 волны концентрируются во втором фокусе эллипсоида вращения, во входном участке проходной резонансной трубки 7, где происходит поглощение акустической энергии газом. В проходной резонансной трубке газ нагревается и поступает в сторону осевого отверстия 13, через которое отводится в полость резонансной трубки 8. Холодная часть окислительного газа отводится через дренажные каналы 14 в полость концентратора 6.The second part of the oxidizing gas through the
В коническом концентраторе акустические волны концентрируются на оси в районе выхода из проходной резонансной трубки 8. Здесь происходит поглощение акустической энергии газом и его разогрев. Разогрев газа происходит и в самой резонансной трубке 8, также за счет поглощения газом энергии акустических волн. По достижении газом в полости резонатора 8 заданной температуры, необходимой для воспламенения горючего (устанавливается опытным путем или измеряется в процессе работы), по трубопроводу 18 горючее (газ или жидкость) поступает в коллектор 12, где нагревается от стенок резонансной трубки 7, и через отверстия 11 поступает в полость резонансной трубки 7, где смешивается с нагретым окислительным газом. Если горючее жидкое, то в полости резонансной трубки 7 происходит его испарение и нагрев. Подготовленная смесь через осевое отверстие 13 поступает в проходную резонансную трубку 8, где находится дополнительно нагретый окислительный газ, достигший температуры, достаточной для воспламенения применяемого горючего. Образовавшийся в резонансной трубке 8 факел поджигает холодную смесь горючего и окислительного газа, поступающих через соединительный трубопровод 19, коллектор 20, форсунки 21 и дренажные каналы 14 соответственно. Продукты сгорания, отводимые через сопло 15, могут использоваться для розжига топливной смеси в топках котельных, запуска жидкостных ракетных двигателей и т.д.In a conical concentrator, acoustic waves are concentrated on the axis in the region of exit from the passage of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114674/06A RU2319076C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005114674/06A RU2319076C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005114674A RU2005114674A (en) | 2006-11-20 |
RU2319076C2 true RU2319076C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=37501853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005114674/06A RU2319076C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319076C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485402C1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Gas dynamic igniter |
RU2555601C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И Баранова" | Gas dynamic ignitor of basic fuel mixture in flow channel |
-
2005
- 2005-05-13 RU RU2005114674/06A patent/RU2319076C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485402C1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Gas dynamic igniter |
RU2555601C1 (en) * | 2014-04-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И Баранова" | Gas dynamic ignitor of basic fuel mixture in flow channel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005114674A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3005310A (en) | Pulse jet engine | |
US7637096B2 (en) | Pulse jet engine having pressure sensor means for controlling fuel delivery into a combustion chamber | |
US7966803B2 (en) | Pulse detonation combustor with folded flow path | |
US20120204534A1 (en) | System and method for damping pressure oscillations within a pulse detonation engine | |
RU2635012C1 (en) | Steam-gas generator | |
CN103899435A (en) | Combined pulse detonation engine detonation chamber | |
US8402745B2 (en) | Pulse jet engines | |
EP1745207B1 (en) | Pulse jet engines | |
RU2541478C2 (en) | Injector system and method of injector system damping | |
RU2319076C2 (en) | Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution | |
US20110302904A1 (en) | Pulsed Detonation Cleaning Device with Multiple Folded Flow Paths | |
RU2084675C1 (en) | Chamber for puls detonation engine | |
GB2397643A (en) | A combustion chamber burner including a corrugated burner outlet | |
RU2612491C1 (en) | Steam-gas generator | |
RU2296876C2 (en) | Method and device for producing thrust | |
RU2686138C1 (en) | Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) | |
RU2375601C2 (en) | Method of air jet engine operation with thrust modules of pulsation-detonation combustion and device to this end | |
RU2435059C1 (en) | Intermittent detonation engine | |
RU52940U1 (en) | CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE | |
SU1222822A1 (en) | Deep-well steam-and gas-generator | |
EA034101B1 (en) | Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method | |
CA2639774C (en) | Ejector system for engine | |
RU2485402C1 (en) | Gas dynamic igniter | |
RU2053445C1 (en) | Ultrasonic igniter | |
RU2175743C2 (en) | Method and device for gas-dynamic ignition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150514 |