RU2705922C1

RU2705922C1 - Mixing head of slot-type steam-gas generator

Info

Publication number: RU2705922C1
Application number: RU2018143046A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Чернышов
Original assignee: Валерий Александрович Чернышов
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-11-12

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: use: for mixing fuel components and steam generating liquid. Summary of invention consists in the fact that mixing head of slot-type steam-gas generator comprises housing with mixing elements installed therein for supply of fuel components and steam generating liquid, at that, housing is made consisting of several hollow shells with one bottom, successively installed one after another with formation of closed cavities for supply of fuel components and steam forming liquid, wherein said mixing elements are made in the form of several coaxially installed pipes of different diameter and different length, input parts of which are installed in hollow shells bottoms, wherein pipes of larger diameter and smaller length form peripheral part of each mixing element, and pipes of smaller diameter and longer length form its central part, at that pipe outlet parts are interconnected to form fuel and vapor feed fluid supply channels to combustion chamber. At that first and second fuel components cavities alternate monotonously. At that steam-generating liquid supply cavity is located in central part of mixing head.

EFFECT: improved mixture formation of fuel components, increased heat exchange area and protection of combustion chamber wall from high temperatures.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.The invention relates to heat exchange technology and can be used to create heat exchangers.

Известен теплообменник, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела (патент РФ№2569990, Заявка №: 2014149786/06 от 09.12.2014, МПК:F28D 7/10).Known heat exchanger containing a housing consisting of an outer and inner wall mounted coaxially with an annular gap and forming a cavity for the working fluid, inlet and outlet manifolds with nozzles, heat exchange elements made in the form of two-layer cylindrical shells connected to each other and the housing using pylons installed at the ends of the heat-exchange elements, while in the pylons channels are made for the supply and removal of the working fluid (RF patent No. 2569990, Application No.: 2014149786/06 dated 09.12.2014, IPC: F28D 7/10).

Предложенный теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю полость теплообменника подается теплоноситель. Теплоноситель равномерно распределяется в полости теплообменника и движется в кольцевых зазорах, расположенных между теплообменными элементами и внутренней стенкой корпуса. Рабочее тело через подводящий патрубок поступает в подводящий коллектор и далее в кольцевой зазор, расположенный между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса. В кольцевом зазоре рабочее тело разделяется на два потока. Первый поток рабочего тела проходит в кольцевом зазоре между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, нагревается и отводится в отводящий коллектор. Второй поток рабочего тела поступает по пилонам в кольцевые зазоры, расположенные между стенками теплообменных элементов. Проходя по кольцевым зазорам, рабочее тело нагревается, после чего поток по пилонам поступает в отводящий коллектор. В отводящем коллекторе два потока рабочего тела смешиваются между собой. Рабочее тело выходит из отводящего коллектора через отводящий патрубок.The proposed heat exchanger operates as follows. Heat carrier is supplied to the internal cavity of the heat exchanger. The coolant is evenly distributed in the cavity of the heat exchanger and moves in the annular gaps located between the heat exchange elements and the inner wall of the housing. The working fluid through the inlet pipe enters the inlet manifold and then into the annular gap located between the outer wall and the inner wall of the housing. In the annular gap, the working fluid is divided into two streams. The first flow of the working fluid passes in an annular gap between the outer wall and the inner wall of the housing, heats up and is diverted to the outlet manifold. The second flow of the working fluid flows through the pylons into the annular gaps located between the walls of the heat exchange elements. Passing through the annular gaps, the working fluid is heated, after which the flow of the pylons enters the outlet manifold. In the discharge manifold, two flows of the working fluid are mixed together. The working fluid exits the outlet manifold through the outlet pipe.

Основными недостатками является сложность конструкции, значительные габаритные размеры, обусловленные значительными конструктивными зазорами между кольцевыми теплообменными элементами, неравномерность нагрева оболочек, вызванная последовательностью прохождения теплоносителя от периферийной оболочки к центральной, что, в конечном итоге, снижает эффективность работы теплообменника.The main disadvantages are the design complexity, significant overall dimensions due to significant structural gaps between the annular heat exchange elements, uneven heating of the shells caused by the sequence of passage of the coolant from the peripheral shell to the central one, which ultimately reduces the efficiency of the heat exchanger.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей щелевого парогазогенератора.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, improve technical characteristics and expand the functionality of a slotted steam and gas generator.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной смесительной головке щелевого парогазогенератора, содержащей корпус с установленными в нем смесительными элементами для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, согласно изобретению, корпус выполнен состоящим из нескольких полых обечаек с одним днищем, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом упомянутые смесительные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом выходные части труб скреплены между собой с образованием каналов для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания, причем полости первого и второго потоков компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed mixing head of a slotted steam and gas generator containing a housing with mixing elements installed therein for supplying fuel components and a vaporizing liquid, according to the invention, the housing is made up of several hollow shells with one bottom, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities for the supply of fuel components and vaporizing liquid, while the said mixing elements are made in the form of several axially mounted pipes of different diameters and different lengths, the inlet parts of which are installed in the hollow shell bottoms, with pipes of larger diameter and shorter lengths forming the peripheral part of each mixing element, and pipes of smaller diameter and larger lengths forming its central part, while the outlet parts of the pipes are fastened with each other with the formation of channels for supplying fuel components and vaporizing liquid to the combustion chamber, and the cavities of the first and second flows of fuel components monotonously alternate between itself, while the supply cavity of the vaporizing liquid is located in the Central and in the peripheral parts of the mixing head.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки щелевого парогазогенератора.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the mixing head of a slotted steam and gas generator.

Смесительная головка щелевого парогазогенератора содержит корпус 1, выполненный состоящим из нескольких полых обечаек 2 с одним днищем 3, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей 4 для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости. Смесительные элементы 5 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб 6 разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек 2, а выходные - скреплены между собой в одной плоскости и образуют огневое днище смесительной головки. Трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента 5, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. Выходные части труб 6 скреплены между собой с образованием каналов 7 и 8 для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости соответственно в камеру сгорания. Полости первого 9 и второго 10 компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи 11 парообразующей жидкости расположена в центральной части смесительной головки.The mixing head of the slotted steam and gas generator comprises a housing 1 made of several hollow shells 2 with one bottom 3, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities 4 for supplying fuel components and vaporizing liquid. The mixing elements 5 are made in the form of several coaxially installed pipes 6 of different diameters and different lengths, the input parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells 2, and the output parts are fastened together in the same plane and form the firing head of the mixing head. Pipes of larger diameter and shorter length form the peripheral part of each mixing element 5, and pipes of smaller diameter and larger length form its central part. The outlet parts of the pipes 6 are fastened together with the formation of channels 7 and 8 for supplying fuel components and vaporizing liquid, respectively, to the combustion chamber. The cavities of the first 9 and second 10 fuel components monotonously alternate with each other, while the supply cavity 11 of the vaporizing liquid is located in the Central part of the mixing head.

Предложенная смесительная головка щелевого парогазогенератора работает следующим образом.The proposed mixing head slotted steam and gas generator operates as follows.

Компоненты топлива подаются из соответствующих полостей 4, образованных полыми обечайками 2, в смесительные элементы 5, образованные кольцевыми зазорами между коаксиально установленными трубами 6 разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек 2, а выходные расположены в одной плоскости. В камеру сгорания компоненты поступают в виде полых струй, при этом струя одного компонента топлива взаимодействует со струей другого компонента топлива по внешней и внутренней поверхности, что позволяет обеспечить улучшенное смесеобразование за счет отсутствия центральной части струи компонентов топлива и уменьшения характерного поперечного размера струи.The fuel components are fed from the corresponding cavities 4 formed by the hollow shells 2 into the mixing elements 5 formed by annular gaps between the coaxially mounted pipes 6 of different diameters and different lengths, the inlet parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells 2, and the output ones are located in the same plane. The components enter the combustion chamber in the form of hollow jets, while the jet of one fuel component interacts with the jet of another fuel component on the outer and inner surfaces, which allows for improved mixture formation due to the absence of a central part of the jet of fuel components and a decrease in the characteristic transverse size of the jet.

Парообразующая жидкость подается в полость подачи 11, и из нее, по кольцевым каналам между коаксиально установленными трубами 6, в полость камеры сгорания, где происходит процесс горения компонентов топлива. Парообразующая жидкость, за счет высокой температуры сгорания компонентов топлива, превращается в высокотемпературный пар, и вместе с продуктами сгорания компонентов топлива, поступает для дальнейшего использования.The vapor-forming liquid is fed into the supply cavity 11, and from it, through the annular channels between the coaxially mounted pipes 6, into the cavity of the combustion chamber, where the combustion of the fuel components takes place. The vapor-forming liquid, due to the high temperature of combustion of the fuel components, turns into high-temperature steam, and, together with the products of combustion of the fuel components, is supplied for further use.

Расположение полости подачи 11 парообразующей жидкости в центральной части смесительной головки позволит обеспечить улучшенное парообразование за счет прогрева полой кольцевой струи парообразующей жидкости с обеих сторон.The location of the supply cavity 11 of the vaporizing liquid in the Central part of the mixing head will provide improved vaporization due to the heating of the hollow annular jet of vaporizing liquid on both sides.

Такое воздействие на потоки компонентов и их преобразование в полые кольцевые струи позволяет уменьшить поперечный характерный размер и увеличить площадь теплообмена, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность работы всего парогазогенератора в целом.Such an effect on the component flows and their conversion into hollow annular jets makes it possible to reduce the transverse characteristic size and increase the heat transfer area, which, ultimately, will increase the overall efficiency of the entire steam and gas generator as a whole.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности парогазогенератора.Using the proposed technical solution will improve the technical characteristics and expand the functionality of the gas generator.

Claims

A mixing head of a slotted steam and gas generator, comprising a housing with mixing elements installed therein for supplying fuel components and a vaporizing liquid, characterized in that the housing is made up of several hollow shells with one bottom, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities for supplying fuel components and vapor-forming liquid, while the said mixing elements are made in the form of several coaxially installed pipes of different diameters and different lengths, the input parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells, with pipes of a larger diameter and a shorter length form the peripheral part of each mixing element, and pipes of a smaller diameter and a larger length form its central part, while the output parts of the pipes are fastened together to form channels for feeding components of the fuel and the vaporizing liquid into the combustion chamber, the cavities of the first and second components of the fuel monotonously alternating with each other, while the cavity of the supply of vaporizing liquid is located wife in the central part of the mixing head.