RU2342595C1

RU2342595C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2342595C1
Application number: RU2007139650/06A
Authority: RU
Inventors: Евсей Аврумович Кордит (RU); Евсей Аврумович Кордит; Петр Евсеевич Кордит (RU); Петр Евсеевич Кордит
Original assignee: Евсей Аврумович Кордит; Петр Евсеевич Кордит
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2008-12-27

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to power engineering, and namely to burner devices, and can be used in automobile industry. Burner device consists of a combustion chamber with a cylindrical restricting wall along the perimeter, with an end restricting wall wherein there made is a central hole, air supply nozzle entering the combustion chamber coaxially along the axis, an evaporation, capillary structure located on the inner side of cylindrical restricting wall, a flame tube, and a flame stabiliser. According to invention the device also consists of a backflow guiding screen located coaxially with cylindrical restricting wall of combustion chamber, at that the diameter and height of backflow guiding screen is more than diameter and height of cylindrical restricting wall of combustion chamber; flame stabiliser is connected with upper base of the backflow guiding screen, and lower base forms a cylindrical clearance with the end restricting wall; flame tube is located coaxially with combustion chamber and has the diameter exceeding the diameter of backflow guiding screen, and is connected in a gas-tight manner with the end restricting wall of combustion chamber.

EFFECT: improving burner device capacity.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности.The invention relates to the field of energy, in particular burner devices, and can be used in the automotive industry.

Известна горелка испарительного типа (DE - OS 19529994 A₁, 15.05.1996), которая содержит топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, имеющей пористую обшивку с внутренней стороны корпуса, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха. Сопло подачи воздуха имеет радиальные выходы. Подача топлива происходит через штуцер свечи, установленный на наружном кожухе или через кольцевой канал в днище топочной камеры.Known burner of the evaporative type (DE - OS 19529994 A ₁ , 05/15/1996), which contains a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, having a porous casing on the inner side of the casing, with an end boundary wall in which a central hole is made with an inlet coaxially with axis into the combustion chamber with an air supply nozzle. The air nozzle has radial outlets. Fuel is supplied through a candle fitting mounted on the outer casing or through an annular channel in the bottom of the combustion chamber.

Недостатками данной конструкции горелочного устройства является, во-первых, возможность нагарообразования на пористом материале капиллярной структуры, непосредственно контактирующей с зоной горения, что снижает надежность работы горелочного устройства, во-вторых, недостаточно высокий уровень интенсивности горения и мощности.The disadvantages of this design of the burner device are, firstly, the possibility of carbon formation on the porous material of the capillary structure directly in contact with the combustion zone, which reduces the reliability of the burner device, and secondly, the insufficiently high level of combustion intensity and power.

В качестве прототипа выбрано горелочное устройство (патент РФ №2181462), содержащее топочную камеру с соплом подачи воздуха с разнесенными по высоте одинаковыми по количеству продольными радиальными отверстиями; формирователь вихревых потоков, который газоплотно или с зазором прилегает нижним основанием к испарительной капиллярной структуре; испарительную капиллярную структуру; штуцер для установки свечи, цилиндрическую и торцевую ограничительные стенки.As a prototype, a burner device (RF patent No. 2181462) was selected, containing a combustion chamber with an air supply nozzle with longitudinal radial openings spaced apart in height by the same amount; a vortex flow generator, which is tightly or with a gap adjacent the lower base to the evaporative capillary structure; evaporative capillary structure; fitting for installing candles, cylindrical and end boundary walls.

Недостатками данной конструкции горелочного устройства является низкая мощность.The disadvantages of this design of the burner device is low power.

Известно, что в горелках испарительного типа горючая смесь паров топлива и воздуха формируется в процессе горения. В горелочном устройстве-прототипе воздух поступает из сопла подачи воздуха, а пары жидкого топлива формируются в капиллярной структуре, пропитанной жидким топливом под действием тепла от зоны горения. Интенсивность испарения жидкого топлива определяется величиной теплового потока от зоны горения. В результате испарения у поверхности капиллярной структуры формируется облако пара. В установившемся режиме наступает динамическое равновесие, при котором количество пара, поступающего в зону горения, равно количеству испаряющегося топлива.It is known that in evaporative type burners a combustible mixture of fuel vapor and air is formed during combustion. In the prototype burner, air enters from the air supply nozzle, and liquid fuel vapors are formed in a capillary structure impregnated with liquid fuel under the influence of heat from the combustion zone. The rate of evaporation of liquid fuel is determined by the magnitude of the heat flux from the combustion zone. As a result of evaporation, a vapor cloud forms at the surface of the capillary structure. In steady state, dynamic equilibrium sets in, at which the amount of steam entering the combustion zone is equal to the amount of evaporating fuel.

Необходимым условием повышения мощности горелочного устройства является согласованное увеличение количества воздуха и паров топлива. В известных устройствах сравнительно легко увеличить количество воздуха, поступающего в камеру сгорания, но сложно обеспечить соответствующее увеличение потока пара. Это связано, в частности, с тем, что при увеличении скорости испарения увеличивается плотность облака пара у поверхности капиллярной структуры и соответственно увеличиваются потери энергии при прохождении сквозь это облако теплового потока излучения из зоны горения.A prerequisite for increasing the power of the burner is a coordinated increase in the amount of air and fuel vapor. In known devices, it is relatively easy to increase the amount of air entering the combustion chamber, but it is difficult to provide a corresponding increase in steam flow. This is due, in particular, to the fact that with an increase in the evaporation rate, the density of the vapor cloud at the surface of the capillary structure increases and, accordingly, the energy loss increases when the heat flux of radiation from the combustion zone passes through this cloud.

Для повышения предельной мощности горелочных устройств необходимо обеспечить дополнительный по сравнению с известными устройствами поток тепла к капиллярной структуре, пропитанной жидким топливом. Одним из возможных решений данной проблемы является дополнительный нагрев капиллярной структуры с наружной стороны цилиндрической ограничительной стенки топочной камеры. В качестве источника тепла можно использовать часть потока горячего газа, образующегося на выходе из топочной камеры.To increase the ultimate power of the burner devices, it is necessary to provide an additional heat flux compared to the known devices to the capillary structure impregnated with liquid fuel. One of the possible solutions to this problem is the additional heating of the capillary structure from the outside of the cylindrical restrictive wall of the combustion chamber. As a heat source, you can use part of the flow of hot gas generated at the outlet of the combustion chamber.

Техническим результатом данного изобретения является повышение интенсивности горения и, следовательно, повышение мощности работы горелочного устройства.The technical result of this invention is to increase the intensity of combustion and, therefore, increase the power of the burner device.

Технический результат достигается тем, что горелочное устройство, содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие, сопло подачи воздуха, входящее коаксиально по оси в топочную камеру, испарительную капиллярную структуру, размещенную на внутренней стороне цилиндрической ограничительной стенки, жаровую трубу и стабилизатор пламени, дополнительно содержит направляющий экран обратного потока, размещенный соосно с цилиндрической ограничительной стенкой топочной камеры, причем диаметр и высота направляющего экрана обратного потока больше диаметра и высоты цилиндрической ограничительной стенки топочной камеры, стабилизатор пламени соединен с верхним основанием направляющего экрана обратного потока, а нижнее основание образует зазор с торцевой ограничительной стенкой, жаровая труба размещена соосно с топочной камерой, имеет диаметр, превышающий диаметр направляющего экрана обратного потока, и газоплотно соединена с торцевой ограничительной стенкой топочной камеры.The technical result is achieved in that the burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, an air supply nozzle entering coaxially along the axis into the combustion chamber, an evaporative capillary structure located on the inside a cylindrical restriction wall, a flame tube and a flame stabilizer, further comprises a reverse flow guide screen, arranged coaxially with the cylinder with a restrictive wall of the combustion chamber, the diameter and height of the return flow guide screen being greater than the diameter and height of the cylindrical restriction wall of the combustion chamber, the flame stabilizer is connected to the upper base of the return flow guide screen, and the lower base forms a gap with the end restrictive wall, the heat pipe is aligned with the combustion chamber has a diameter greater than the diameter of the guide screen of the return flow, and is tightly connected to the end boundary wall of the top camera.

На чертеже представлено предлагаемое горелочное устройство, состоящее из топочной камеры с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру (1), с торцевой ограничительной стенкой (2), в которой выполнено центральное отверстие (8) с соплом подачи воздуха (3), входящим коаксиально по оси в топочную камеру, стабилизатор пламени (4), направляющего экрана обратного потока (5), жаровой трубы (6), на внутренней стороне цилиндрической ограничительной стенки расположена испарительная капиллярная структура (7).The drawing shows the proposed burner device, consisting of a combustion chamber with a cylindrical restrictive wall along the perimeter (1), with an end restrictive wall (2), in which a central hole (8) is made with an air supply nozzle (3) that coaxially enters along the axis a combustion chamber, a flame stabilizer (4), a return flow guide screen (5), a flame tube (6), an evaporative capillary structure (7) is located on the inner side of the cylindrical restrictive wall.

Работа устройства:Device operation:

В предлагаемом устройстве наружная сторона цилиндрической ограничительной стенки (1) топочной камеры омывается горячим газом, неохлажденным и соответственно имеющим температуру газа, характерную для зоны горения в топочной камере, т.е. (1500...2000)°С. При этом достигается подвод существенно большего количества тепла к размещенной на внутренней поверхности цилиндрической ограничительной стенки топочной камеры капиллярной структуре (7) и, соответственно, увеличение интенсивности испарения жидкого топлива и повышению мощности горелочного устройства. Горячие газы, образующиеся в топочной камере, поступают в жаровую трубу (6) двумя потоками. Один поток, как и в прототипе, это поток, вытекающий из отверстия в стабилизаторе пламени (4), другой поток - в цилиндрический зазор между наружной поверхностью цилиндрической ограничительной стенки (1) топочной камеры и направляющим экраном обратного потока (5). Движущей силой обоих потоков является разность давления в топочной камере и жаровой трубе (6). Количественно распределение общего потока горячих газов, вытекающих из топочной камеры, разделяется на прямой - через отверстие в стабилизаторе пламени (4) и обратный - вдоль направляющего экрана обратного потока (5), задается диаметром отверстия стабилизатора пламени (4). При его уменьшении происходит увеличение обратного потока и соответственно увеличение тепла, передаваемого испарительной капиллярной структуре (7). Варьируя величину диаметра стабилизатора пламени (4) и зазора между наружной поверхностью цилиндрической стенки топочной камеры и направляющим экраном (5) обратного потока, можно подобрать оптимальные соотношения, при которых достигается необходимое для повышения мощности полное испарение жидкого топлива.In the proposed device, the outer side of the cylindrical restriction wall (1) of the combustion chamber is washed by hot gas, uncooled and accordingly having a gas temperature characteristic of the combustion zone in the combustion chamber, i.e. (1500 ... 2000) ° С. In this case, a substantially greater amount of heat is supplied to the capillary structure (7) located on the inner surface of the cylindrical restrictive wall of the combustion chamber and, accordingly, an increase in the rate of evaporation of liquid fuel and an increase in the power of the burner device. Hot gases generated in the combustion chamber enter the flame tube (6) in two streams. One stream, as in the prototype, is the stream flowing from the hole in the flame stabilizer (4), the other stream is into the cylindrical gap between the outer surface of the cylindrical restriction wall (1) of the combustion chamber and the return flow guide screen (5). The driving force of both flows is the pressure difference in the combustion chamber and the flame tube (6). Quantitatively, the distribution of the total flow of hot gases flowing from the combustion chamber is divided into a straight line — through an opening in the flame stabilizer (4) and a reverse one — along the return flow guide screen (5), and is determined by the diameter of the hole of the flame stabilizer (4). When it decreases, the return flow increases and, accordingly, the heat transferred to the evaporative capillary structure increases (7). By varying the diameter of the flame stabilizer (4) and the gap between the outer surface of the cylindrical wall of the combustion chamber and the return flow guide screen (5), it is possible to choose the optimal ratios at which the complete evaporation of liquid fuel necessary for increasing the power is achieved.

Claims

A burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, an air supply nozzle entering coaxially along the axis into the furnace chamber, an evaporative capillary structure placed on the inside of the cylindrical restrictive wall, a heat pipe and a flame stabilizer, characterized in that the device further comprises a return flow guide screen arranged coaxially with the cylindrical face the boundary wall of the combustion chamber, and the diameter and height of the return flow guide screen is greater than the diameter and height of the cylindrical restriction wall of the combustion chamber, the flame stabilizer is connected to the upper base of the reverse flow guide screen, and the lower base forms a cylindrical gap with the end restrictive wall, the heat pipe is placed coaxially with the combustion chamber has a diameter greater than the diameter of the guide screen of the return flow, and is tightly connected to the end restrictive wall the combustion chamber.