RU2677322C1 - Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options) - Google Patents

Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2677322C1
RU2677322C1 RU2017141508A RU2017141508A RU2677322C1 RU 2677322 C1 RU2677322 C1 RU 2677322C1 RU 2017141508 A RU2017141508 A RU 2017141508A RU 2017141508 A RU2017141508 A RU 2017141508A RU 2677322 C1 RU2677322 C1 RU 2677322C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
nozzle
combustion
stable
burner
Prior art date
Application number
RU2017141508A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Козлов
Генрих Рувимович Грек
Андрей Геннадьевич Шмаков
Валентин Вадимович Вихорев
Григорий Владимирович Козлов
Юрий Алексеевич Литвиненко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН)
Priority to RU2017141508A priority Critical patent/RU2677322C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677322C1 publication Critical patent/RU2677322C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering. Method of stabilizing the diffusion burning of hydrogen in a gas micro burner involves the generation of a micro jet of hydrogen in a conical burner nozzle with a subsonic flow rate, a jet of hydrogen is generated in a nozzle with a diameter on the cut from 0.02 to 0.06 mm, then ignition is carried out directly on the nozzle exit, thereby ensuring a stable zone of mixing the hydrogen stream with air and burning in the form of an attached flame, temporary heating of the nozzle exit ensures stable subsonic laminar combustion both at the nozzle exit and along the entire length of the torch working area.
EFFECT: stabilization of diffusion microjet combustion of hydrogen and the provision of stable combustion of hydrogen.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива (газообразного водорода) при больших дозвуковых скоростях истечения микроструи (вплоть до трансзвуковых скоростей) при ее диффузионном горении.The invention relates to the field of combustion of fuel (hydrogen gas) at high subsonic speeds of the expiration of the microjet (up to transonic speeds) during its diffusion combustion.

Изобретение может быть использовано для термообработки металлов, ремонта и изготовления ювелирных изделий, стоматологических протезов, пайки проводов, декоративного обжига столярных изделий, отжига старой краски.The invention can be used for heat treatment of metals, repair and manufacture of jewelry, dental prostheses, soldering wires, decorative firing of joinery, annealing of old paint.

Из уровня техники известен патент, в котором заявлены способ и горелка для сжигания водорода [1]. При диффузионном горении водород и окислитель подаются в горелку, причем, кроме того, основное направление протекания определяется направлением протекания окислителя, а водород в направленном в основном перпендикулярно к основному направлению протекания поперечном потоке распределяется по отдельным зонам горения. Изобретение заключается в том, что в качестве окислителя используется воздух и поперечный поток связан с мелкодисперсным распределением по большому количеству отдельных микрозон горения.The patent is known from the prior art, in which a method and a burner for burning hydrogen are claimed [1]. During diffusion combustion, hydrogen and an oxidizing agent are fed into the burner, moreover, the main direction of flow is determined by the direction of flow of the oxidizing agent, and hydrogen in the direction directed mainly perpendicular to the main direction of flow of the cross flow is distributed over individual combustion zones. The invention lies in the fact that air is used as an oxidizing agent and the cross-flow is associated with a finely dispersed distribution over a large number of individual combustion microzones.

Недостатком является: значительные технологические затраты из-за увеличения количества зон горения.The disadvantage is: significant technological costs due to the increase in the number of combustion zones.

В статье [2] описан способ реализации горения водорода в зависимости от граничных и начальных условий на срезе сопла и конструктивные особенности горелки. Установлено, что наличие присоединенного пламени, так называемая «область перетяжки пламени» способствует стабилизации диффузионного горения микроструи водорода до больших дозвуковых скоростей ее истечения. Показано существенное влияние на этот процесс граничных (ударный или параболический профиль скорости на срезе сопла) и начальных (наличие или отсутствие массива теплоемкого материала на срезе сопла) условий. Установлено, что горелка с параболическим профилем скорости на срезе сопла (длинное сопло

Figure 00000001
) и наличием массива теплоемкого материала на выходе из сопла (толстостенное сопло) способствует сохранению горения в «области перетяжки пламени» на скорости истечения микроструи близкой к трансзвуковой скорости. С другой стороны, учитывая результаты исследований с «приподнятым пламенем» (в отсутствии «области перетяжки пламени»), где установлена неустойчивость данного вида горения, можно еще раз констатировать, что «область перетяжки пламени» при диффузионном горении микроструи водорода является гарантом устойчивости данного процесса горения.The article [2] describes a method for realizing hydrogen combustion depending on the boundary and initial conditions at the nozzle exit and the design features of the burner. It has been established that the presence of an attached flame, the so-called “flame constriction region”, helps to stabilize the diffusion combustion of the hydrogen microjet to high subsonic velocities of its expiration. It is shown that the boundary (shock or parabolic velocity profile at the nozzle exit) and initial (presence or absence of an array of heat-intensive material at the nozzle exit) conditions are significantly affected by this process. It is established that a burner with a parabolic velocity profile at the nozzle exit (long nozzle
Figure 00000001
) and the presence of an array of heat-intensive material at the exit of the nozzle (thick-walled nozzle) contributes to the conservation of combustion in the “flame constriction region” at a microjet outflow rate close to transonic velocity. On the other hand, taking into account the results of studies with a “raised flame” (in the absence of a “flame constriction region”), where instability of this type of combustion is established, we can once again state that the “flame constriction region” during diffusion combustion of a hydrogen micro jet is a guarantee of the stability of this process burning.

За прототип выбран способ, описанный в статье [3] в которой раскрываются особенности микроструйного диффузионного горения водорода, связанного с наличием «области перетяжки пламени». Обнаружена стабилизация процесса диффузионного горения водорода в «области перетяжки пламени» по причине воздействия на него тороидального вихря, способствующего как интенсификации процесса смешения водорода с окружающим воздухом и одновременно стабилизирующего ламинарное течение удлиненной микроструи и ламинарное диффузионное горение в данной области. Установлено, что пространственный размер «области перетяжки пламени» с ростом расхода водорода сначала резко уменьшается, а затем постепенно увеличивается одновременно с изменением формы «области перетяжки пламени», пока горение в данной области не прекращается. Показано, что дозвуковое диффузионное горение круглой микроструи водорода связано с наличием «области перетяжки пламени» в широком диапазоне расхода водорода, или скорости ее истечения близкой к трансзвуковой скорости.The method described in the article [3] was selected for the prototype, which reveals the features of micro-jet diffusion combustion of hydrogen associated with the presence of a “flame waist”. The stabilization of the process of diffusion combustion of hydrogen in the “flame constriction region” was discovered due to the action of a toroidal vortex on it, which contributes both to intensification of the process of mixing hydrogen with the surrounding air and at the same time stabilizes the laminar flow of the elongated microjet and laminar diffusion combustion in this region. It has been established that the spatial size of the “flame constriction region” first sharply decreases with increasing hydrogen consumption, and then gradually increases simultaneously with the change in the shape of the “flame constriction region” until combustion in this region ceases. It has been shown that subsonic diffusion combustion of a round hydrogen micro jet is associated with the presence of a “flame waist” in a wide range of hydrogen flow rate, or its outflow rate close to transonic velocity.

Задачей изобретения является создание условий для стабилизации диффузионного микроструйного горения водорода до больших скоростей истечения микроструи и обеспечения устойчивого горения водорода при наличии узконаправленного ламинарного пламени и ламинарного горения в «области перетяжки пламени» как при наличии, так и отсутствии турбулентного пламени.The objective of the invention is to create conditions for the stabilization of diffusive microjet hydrogen combustion to high microjet outflow rates and to ensure stable hydrogen combustion in the presence of a narrowly directed laminar flame and laminar combustion in the "flame waist" both in the presence and absence of a turbulent flame.

«Область перетяжки пламени» представляет область ламинарного пламени сферической формы, охватывающая выход микросопла и замкнутая узким участком градиента плотности газа (эта область обозначена символом Q на рис. 1, 3).“Flame constriction region” represents a spherical laminar flame region covering the micro nozzle exit and closed by a narrow section of the gas density gradient (this region is indicated by the Q symbol in Figs. 1, 3).

Поставленная задача реализуется двумя способами (Варианты).The task is implemented in two ways (Options).

По Варианту 1 способ стабилизации диффузионного горения в газовой горелке включает генерацию струи водорода в конусном микросопле горелки с дозвуковой скоростью истечения, которая может быть рассчитана по известному соотношению: U=Q/S, где Q - расход водорода (регулируется), S - площадь выходного сечения. Согласно изобретению струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе сопла от 0,02 до 0,06 мм, осуществляют поджиг непосредственно на срезе сопла, где образуется устойчивая зона перемешивания струи с воздухом и горение ее в виде присоединенного факела, при этом факел прогревает часть сопла и обеспечивает стабильное ламинарное горение, как на срезе сопла, так и во всей рабочей области факела.According to Option 1, the method of stabilizing diffusion combustion in a gas burner involves generating a hydrogen jet in a conical micro-nozzle of the burner with a subsonic flow rate, which can be calculated using the well-known ratio: U = Q / S, where Q is the hydrogen flow rate (adjustable), S is the output area sections. According to the invention, a hydrogen jet is generated in the nozzle with a diameter at the nozzle exit of 0.02 to 0.06 mm, and fired directly at the nozzle exit, where a stable mixing zone of the jet with air is formed and burned in the form of an attached torch, while the torch heats up part nozzles and ensures stable laminar combustion, both at the nozzle exit and throughout the torch working area.

По Варианту 2 согласно изобретению струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе сопла от 0,1 до 3 мм, затем осуществляют поджиг непосредственно на срезе сопла, где образуется устойчивая зона перемешивания струи с воздухом и горение в виде присоединенного факела, прогревающего часть сопла и обеспечивающее стабильное ламинарное горение на срезе сопла, которое затем переходит в стабильное дозвуковое турбулентное горение во всей рабочей области факела.According to Option 2 according to the invention, a hydrogen stream is generated in the nozzle with a diameter at the nozzle exit from 0.1 to 3 mm, then they are fired directly at the nozzle exit, where a stable mixing zone of the jet with air is formed and combustion in the form of an attached torch heating part of the nozzle and providing stable laminar combustion at the nozzle exit, which then passes into stable subsonic turbulent combustion in the entire torch working area.

Положительный эффект достигается благодаря стабилизации процесса диффузионного горения микроструи водорода на больших скоростях ее истечения (вплоть до трансзвуковых) с наличием, так называемой, «области перетяжки пламени» и возможности сохранять неизменность направленности факела в независимости от пространственной ориентации микрогорелки.A positive effect is achieved due to the stabilization of the diffusion combustion process of the hydrogen microjet at high flow rates (up to transonic ones) with the presence of the so-called “flame constriction region” and the ability to keep the torch unchanged regardless of the spatial orientation of the micro burner.

На фиг. 1 - показана диффузионная газовая микрогорелка водорода, в которой реализуется описанный способ по Варианту 1. Горелка состоит из корпуса 1 с набором детурбулизирующих сеток 2 и хонейкомба 3 для создания ламинарного течения в удлинительной трубке 4 и микросопле 5. Микросопло 5 имеет коническую форму с размером выходного отверстия на срезе сопла диаметром от 0,02 до 0,06 мм. Водород подается в горелку из баллона 6 с регулятором расхода газа 7 через измерительный прибор 8 величины объемного расхода водорода. На выходе микроструи из сопла при ее диффузионном горении, реализуется ламинарное пламя (факел), состоящее из «области перетяжки пламени» 9 (Q) и области ламинарного пламени 10 (фиг. 1).In FIG. 1 - shows a diffusion gas micro-burner of hydrogen, in which the described method according to Option 1 is implemented. The burner consists of a housing 1 with a set of deturbing nets 2 and a honeikomb 3 for creating a laminar flow in the extension tube 4 and micro nozzle 5. The micro nozzle 5 has a conical shape with the size of the outlet holes at the nozzle exit with a diameter of 0.02 to 0.06 mm. Hydrogen is supplied to the burner from a cylinder 6 with a gas flow regulator 7 through a measuring device 8 of the volumetric flow rate of hydrogen. At the exit of the microjet from the nozzle during its diffusion combustion, a laminar flame (torch) is realized, consisting of a “waist region of flame” 9 (Q) and a region of laminar flame 10 (Fig. 1).

На фиг. 2 - показаны теневые картины диффузионного горения водорода, истекающего из круглого выходного отверстия микросопла диаметром 0,03 мм (Sсопла=πd2/4=3,14×0,003 см2/4=0,0000071 см2; U=Q(см3/сек)/Sсопла(см2)=U(м/сек) при различной скорости истечения микроструи U(м/сек): а - 1127, b - 986, с - 845, d - 704.In FIG. 2 - shows the shadow pattern hydrogen-diffusive combustion flowing from the outlet of Micro-circular diameter of 0.03 mm (S = πd nozzle 2/4 = 3,14 × 0,003 cm 2/4 = 0.0000071 cm 2; U = Q (cm 3 / s) / S nozzle (cm 2 ) = U (m / s) at different microjet outflow speeds U (m / s): a - 1127, b - 986, s - 845, d - 704.

Данный пример демонстрирует процесс диффузионного горения ламинарной микроструи водорода с возникновением чисто ламинарного узконаправленного пламени на больших (вплоть до трансзвуковых) скоростей ее истечения.This example demonstrates the process of diffusion combustion of a laminar micro jet of hydrogen with the appearance of a purely laminar narrowly directed flame at high (up to transonic) velocities of its outflow.

На фиг. 3 - показана диффузионная газовая горелка водорода, в которой реализуется описанный способ по Варианту 2. Горелка состоит из корпуса 1 с набором детурбулизирующих сеток 2 и хонейкомба 3 для создания ламинарного течения в удлинительной трубке 4 и микросопле 5. Микросопло 5 имеет коническую форму с размером выходного отверстия на срезе сопла диаметром от 0,1 до 3 мм. Водород подается в горелку из баллона 6 с регулятором расхода газа 7 через измерительный прибор 8 величины объемного расхода водорода.In FIG. 3 - shows a diffusion gas hydrogen burner in which the described method according to Option 2 is implemented. The burner consists of a housing 1 with a set of deturbing nets 2 and a honeikomb 3 to create a laminar flow in the extension tube 4 and micro nozzle 5. The micro nozzle 5 has a conical shape with the size of the outlet holes on the nozzle exit with a diameter of 0.1 to 3 mm. Hydrogen is supplied to the burner from a cylinder 6 with a gas flow regulator 7 through a measuring device 8 of the volumetric flow rate of hydrogen.

На выходе микроструи из сопла при ее диффузионном горении, реализуется ламинарно - турбулентное пламя (факел), состоящее из: «области перетяжки пламени» 9 (Q), области ламинарной микроструи 10, области градиента плотности газа 11, области турбулентной микроструи 12 и области турбулентного пламени 13.At the exit of the microjet from the nozzle during its diffusion combustion, a laminar - turbulent flame (torch) is realized, consisting of: a "waist of flame" 9 (Q), a region of laminar microjet 10, a region of gas density gradient 11, a region of turbulent microjet 12 and a turbulent region flame 13.

Таким образом, в Способе 2 реализуются две области горения: область ламинарного присоединенного пламени, так называемая «область перетяжки пламени» 9(Q) с ламинарной микроструей 10 и область турбулентного пламени микроструи 12 с турбулентной микроструей 13, возникающей по причине взрывного характера преодоления ламинарной микроструей узкой области градиента плотности газа 11 и ее мгновенной турбулизацией (фиг. 3).Thus, in Method 2, two combustion regions are realized: the laminar attached flame region, the so-called “flame constriction region” 9 (Q) with the laminar micro jet 10 and the turbulent flame region of the micro jet 12 with turbulent micro jet 13 arising from the explosive nature of overcoming the laminar micro jet a narrow region of the density gradient of gas 11 and its instantaneous turbulization (Fig. 3).

Для примера графики зависимостей размера «области перетяжки пламени» при диффузионном горении микроструи водорода (сопло: d=0,5 мм) от направления и скорости ее истечения при стабильном горении во всей рабочей области турбулентного факела показаны на фиг. 4. Данный пример демонстрирует особенности развития пламени и «области перетяжки пламени» в процессе диффузионного горения ламинарной микроструи водорода в зависимости от скорости ее истечения и пространственной ориентации.For an example, the graphs of the dependences of the size of the “flame hauling region” during diffusive combustion of a hydrogen micro jet (nozzle: d = 0.5 mm) on the direction and velocity of its outflow with stable combustion in the entire working region of the turbulent flame are shown in FIG. 4. This example demonstrates the features of the development of the flame and the “flame constriction region” during the diffusion combustion of the laminar micro jet of hydrogen, depending on the rate of its outflow and spatial orientation.

Способы по Варианту 1 и 2 реализуется следующим образом.The methods of Option 1 and 2 are implemented as follows.

Способ стабилизации диффузионного горения в газовой горелке по Варианту 1 заключается в генерации микроструи водорода в коническом микросопле горелки с расчетной скоростью истечения по известному соотношению: U=Q/S, где Q - расход водорода, S - площадь выходного сечениях [4]. Согласно изобретению струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе сопла от 0,02 до 0,06 мм, осуществляют поджиг струи водорода непосредственно на срезе сопла, где образуется устойчивая зона перемешивания струи с воздухом и горение ее в виде присоединенного факела, при этом факел прогревает часть сопла и обеспечивает стабильное ламинарное горение, как на срезе сопла, так и во всей рабочей области факела.The method of stabilizing diffusion combustion in a gas burner according to Option 1 consists in generating a hydrogen micro-jet in a conical micro-nozzle of the burner with a calculated flow rate at a known ratio: U = Q / S, where Q is the hydrogen flow rate, S is the area of the outlet cross sections [4]. According to the invention, a hydrogen stream is generated in a nozzle with a diameter at the nozzle exit from 0.02 to 0.06 mm, a hydrogen stream is fired directly at the nozzle exit, where a stable zone of mixing the jet with air is formed and it is burned in the form of an attached torch, while the torch warms up part of the nozzle and provides stable laminar combustion, both at the nozzle exit and throughout the torch working area.

Микрогорелка обеспечивает стабилизацию пламени при горении водорода до больших скоростей его истечения (близких к скорости звука), сохраняя ламинарный характер развития пламени и малом угле его распространения (около 5 градусов). При этом, температура составляющих компонент продуктов сгорания топлива может превышать 500°C и доходить до 1100°C в на выходе из микросопла.The micro-burner provides stabilization of the flame during the combustion of hydrogen to high rates of its outflow (close to the speed of sound), while maintaining the laminar nature of the development of the flame and its small angle of propagation (about 5 degrees). At the same time, the temperature of the constituent components of the fuel combustion products can exceed 500 ° C and reach 1100 ° C at the exit of the micro nozzle.

Использование предлагаемого способа стабилизации горения водорода в газовой горелке позволяет повысить устойчивость факела к срыву вплоть до трансзуковой скорости струи водорода и его теплонапряженность путем обеспечения диффузионного горения. Горение факела ламинарное (обеспечивает расходимость всей рабочей области факела не более 5 градусов)Using the proposed method for stabilizing the combustion of hydrogen in a gas burner allows to increase the flame resistance to stall up to the transzuk speed of the hydrogen jet and its heat stress by providing diffusion combustion. Flame burning laminar (provides a divergence of the entire working area of the torch no more than 5 degrees)

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности использования заявляемого изобретения для ювелирных работ путем формирования стабильного узконаправленного высокотемпературного пламени для тонких ювелирных изделий не пережигая их.The technical result of the invention is to enable the use of the claimed invention for jewelry by forming a stable narrowly targeted high-temperature flame for fine jewelry without burning them.

Способ стабилизации диффузионного горения в газовой горелке по Варианту 2 заключается в генерации струи водорода в коническом сопле горелки с расчетной скоростью истечения по известному соотношению: U=Q/S, где Q - расход водорода, S - площадь выходного сечениях [4]. Согласно изобретению струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе сопла от 0,1 до 3 мм, осуществляют поджиг струи водорода непосредственно на срезе сопла, где образуется устойчивая зона перемешивания струи с воздухом и горение ее в виде присоединенного факела, при этом факел прогревает часть сопла и обеспечивает стабильное ламинарное горение на срезе сопла. С ростом скорости истечения микроструи размер «области перетяжки пламени» уменьшается при сохранении стабильного горения во всей рабочей области турбулентного факела.The method for stabilizing diffusion combustion in a gas burner according to Option 2 consists in generating a hydrogen jet in a conical nozzle of the burner with a calculated flow rate according to the known ratio: U = Q / S, where Q is the hydrogen flow rate, S is the output cross-sectional area [4]. According to the invention, a hydrogen jet is generated in a nozzle with a diameter at the nozzle exit from 0.1 to 3 mm, a hydrogen jet is fired directly at the nozzle exit, where a stable mixing zone of the jet with air is formed and it is burned in the form of an attached torch, while the torch heats up part nozzles and provides stable laminar combustion at the nozzle exit. With an increase in the velocity of the outflow of the microjet, the size of the “waist region of the flame” decreases while maintaining stable combustion in the entire working region of the turbulent flame.

Способ стабилизации горения водорода по Варианту 2 до больших скоростей его истечения (близких к скорости звука) обеспечивает турбулентный характер развития пламени в рабочей области факела, при расходимости факела не более 15 градусов, которая может быть использована для прогрева изделий перед дальнейшей обработкой, например сваркой. При этом, температура составляющих компонент продуктов сгорания топлива может превышать 500°C и доходить до 1100°C на выходе из микросопла.The method of stabilizing the combustion of hydrogen according to Option 2 to high velocities of its outflow (close to the speed of sound) provides a turbulent nature of the development of flame in the working area of the torch, with the divergence of the torch no more than 15 degrees, which can be used to heat the products before further processing, for example, welding. At the same time, the temperature of the constituent components of the fuel combustion products may exceed 500 ° C and reach 1100 ° C at the exit of the micro nozzle.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU 2152559, F23D 14/22, 1996 г;1. Patent RU 2152559, F23D 14/22, 1996;

2. A.G. Shmakov, G.R. Grek, V.V. Kozlov, Yu.A. Litvinenko, Influence of initial and boundary conditions at the nozzle exit upon diffusion combustion of a hydrogen microjet. // International Journal of Hydrogen Energy (ELSEVIER 2017), Volume 42, Issue 24, pp. 15913-15924;2. A.G. Shmakov, G.R. Grek, V.V. Kozlov, Yu.A. Litvinenko, Influence of initial and boundary conditions at the nozzle exit upon diffusion combustion of a hydrogen microjet. // International Journal of Hydrogen Energy (ELSEVIER 2017), Volume 42, Issue 24, pp. 15913-15924;

3. Шмаков А.Г., Грек Г.Р., Козлов В.В., Козлов Г.В., Литвиненко Ю.А. Экспериментальное исследование диффузионного горения высокоскоростной круглой микроструи водорода. Часть 1. Присоединенное пламя, дозвуковое течение // Сибирский физический журнал. 2017. Т. 12, №2. С. 28-45. - прототип3. Shmakov A.G., Grek G.R., Kozlov V.V., Kozlov G.V., Litvinenko Yu.A. An experimental study of diffusion combustion of a high-speed round hydrogen micro jet. Part 1. Attached flame, subsonic flow // Siberian Journal of Physics. 2017.V. 12, No. 2. S. 28-45. - prototype

4. Д.С. Горшенин, А.К. Мартынов Руководство к практическим занятиям в аэродинамической лаборатории // Издательство Машиностроение, Москва 1967, 224 С.4. D.S. Gorshenin, A.K. Martynov Guide to practical exercises in the aerodynamic laboratory // Mashinostroenie Publishing House, Moscow 1967, 224 S.

Claims (2)

1. Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке, включающий генерацию микроструи водорода в коническом сопле горелки с дозвуковой скоростью истечения, отличающийся тем, что струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе от 0,02 до 0,06 мм, затем поджиг осуществляют непосредственно на срезе сопла, обеспечивая тем самым устойчивую зону перемешивания струи водорода с воздухом и горение в виде присоединенного факела, при этом временный прогрев среза сопла обеспечивает стабильное дозвуковое ламинарное горение как на срезе сопла, так и по всей длине рабочей области факела.1. A method of stabilizing the diffusion combustion of hydrogen in a gas micro burner, including generating a micro jet of hydrogen in a conical nozzle of a burner with a subsonic flow rate, characterized in that a stream of hydrogen is generated in a nozzle with a diameter on the cut from 0.02 to 0.06 mm, then the ignition is carried out directly at the nozzle exit, thereby providing a stable mixing zone of the hydrogen jet with air and combustion in the form of an attached torch, while the temporary heating of the nozzle exit provides a stable subsonic laminar mount s as the nozzle exit and over the entire length of the working area of the torch. 2. Способ стабилизации диффузионного горения водорода в газовой микрогорелке, включающий генерацию микроструи водорода в коническом сопле горелки с дозвуковой скоростью истечения, отличающийся тем, что струю водорода генерируют в сопле с диаметром на срезе от 0,1 до 3 мм, затем поджиг осуществляют непосредственно на срезе сопла, обеспечивая тем самым устойчивую зону перемешивания струи водорода с воздухом и горение в виде присоединенного факела, при этом временный прогрев среза сопла обеспечивает стабильное ламинарное горение на срезе сопла, переходящее затем в стабильное дозвуковое турбулентное горение по всей длине рабочей области факела.2. A method of stabilizing the diffusion combustion of hydrogen in a gas micro burner, comprising generating a micro jet of hydrogen in a conical nozzle of a burner with a subsonic flow rate, characterized in that a stream of hydrogen is generated in a nozzle with a diameter of 0.1 to 3 mm on the cut, then the firing is carried out directly on nozzle exit, thereby providing a stable mixing zone of the hydrogen stream with air and combustion in the form of an attached torch, while temporarily heating the nozzle exit ensures stable laminar combustion at the exit pla, passing then to a stable subsonic turbulent combustion throughout the length of the working area of the torch.
RU2017141508A 2017-11-28 2017-11-28 Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options) RU2677322C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141508A RU2677322C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141508A RU2677322C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677322C1 true RU2677322C1 (en) 2019-01-16

Family

ID=65025171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141508A RU2677322C1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677322C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727259C1 (en) * 2019-10-14 2020-07-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method for diffusion combustion of hydrogen microstructure in inert medium and device for implementation thereof
RU2767237C1 (en) * 2021-05-11 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method for organizing diffusion combustion of a microjet of gaseous fuel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU125677U1 (en) * 2011-12-23 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Каустик" (ОАО "Каустик") HYDROGEN COMBUSTION DEVICE
US9221704B2 (en) * 2009-06-08 2015-12-29 Air Products And Chemicals, Inc. Through-port oxy-fuel burner
RU2575516C2 (en) * 2013-08-23 2016-02-20 Сергей Армаисович Григорьян Multinozzle oxydric torch
EP2171356B1 (en) * 2007-05-15 2017-10-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Cool flame combustion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2171356B1 (en) * 2007-05-15 2017-10-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Cool flame combustion
US9221704B2 (en) * 2009-06-08 2015-12-29 Air Products And Chemicals, Inc. Through-port oxy-fuel burner
RU125677U1 (en) * 2011-12-23 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Каустик" (ОАО "Каустик") HYDROGEN COMBUSTION DEVICE
RU2575516C2 (en) * 2013-08-23 2016-02-20 Сергей Армаисович Григорьян Multinozzle oxydric torch

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727259C1 (en) * 2019-10-14 2020-07-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method for diffusion combustion of hydrogen microstructure in inert medium and device for implementation thereof
RU2767237C1 (en) * 2021-05-11 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Method for organizing diffusion combustion of a microjet of gaseous fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2677322C1 (en) Method for stabilizing diffusion combustion of hydrogen in gas microburner (options)
Kozlov et al. Influence of initial conditions at the nozzle exit on the structure of round jet
Hargrave et al. Forced convective heat transfer from premixed flames:—Part 1: Flame structure
RU2680534C1 (en) Hydrogen in the gas micro burner diffusion combustion stabilization method
Leonov et al. Suppression of reflected oblique shock wave by multi-filamentary plasma
Al-Fahham et al. Experimental study to enhance resistance for boundary layer flashback in swirl burners using microsurfaces
Zamuraev et al. Study of the geometry effect of the channel with variable cross section under forming transonic region in the supersonic flow with energy supply
Sung et al. On adiabatic stabilization of inverted flames
JP6851656B2 (en) Combustion device that can minimize harmful substances
Leonov et al. Control of amplitude and position of reflected shock wave by stripwise plasma
Hermanson et al. Structure and flame length of fully-modulated, turbulent diffusion flames
Archer et al. Effect of swirl and combustion on flow dynamics in lean direct injection gas turbine combustion
Tret’yakov et al. Fuel atomization and mixing in unsteady swirling flows behind the gas-dynamic stabilizer
RU2727259C1 (en) Method for diffusion combustion of hydrogen microstructure in inert medium and device for implementation thereof
Georgievsky et al. Stability problem for front separation regions control realized by energy deposition
Zamuraev et al. Control of the formation of a transonic region in a supersonic flow by using a throttling jet and near-wall heat release
Shi et al. Effect of thermal actuator on vortex characteristics in supersonic shear layer
JP2008292157A (en) Streamlined body and combustion apparatus having streamlined body
Cutler et al. The use of swirling jet pairs to provide rapid fuel penetration in scramjet combustors
Hartman et al. Dual-pulse laser energy deposition for the flow control in a supersonic flow
Firsov et al. Spark discharge application for mixing enhancement in supersonic airflow
Crittenden et al. Combustion-driven jet actuators in reversed flow configurations
Borynyak Large eddy simulation of the vortex breakdown in a turbulent swirling jet
Dhanasekaran et al. Study of Regression Rates in a Hybrid Rocket Motor
Hatem et al. Experimental and numerical investigation of the effect of diffusive air injection on turbulence generation and flashback propensity in swirl combustors