SU1726901A1 - Устройство пульсирующего горени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано в металлургической , нефтеперерабатывающей промышленности , строительстве и других отрасл х. Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  процесса горени  и температуры уход щих газов. Устройство состоит из камеры воспламенени  1, в нижней части которой установлена форсунка 3 и запальна  свеча 4, Тангенциально к камере воспламенени  примыкает резонансна  труба 2. Воздух поступает по аэродинамическому клапану, состо щему из двух коаксиально установленных один в другом внешнего 5 и внутреннего 6 патрубков. Внутренний патрубок имеет возможность продольного перемещени  в пределах 0:0875...0,5 от длины внешнего патрубка, при этом диаметр внутреннего патрубка составл ет 0,645...0,833 от диаметра внешнего патрубка, а длина внутреннего патрубка составл ет 0,075..,1,05 длины внешнего патрубка. 2 ил.. 1 табл. А Ьо С

Description

VI ю о о

сриг.1

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано в металлургической , нефтеперерабатывающей промышленности , строительстве и других отрасл х народного хоз йства.

Известна пульсационна  горелка вихревого типа дл  сжигани  жидкого топлива. Горелка содержит аэродинамический клапан , камеру воспламенени . Форсунку, резонансную трубу, запальник.

Недостатками горелки  вл ютс  обго- рание аэродинамического клапана в месте сужени , возможность выброса пламени через этот клапан в результате встречного движени  потоков воздуха и струй топлива. Кроме того, отсутствует возможность регулировать процесс горени  топлива в камере воспламенени , что необходимо, например, при использовании топлива различных марок .

За прототип прин то устройство дл  сжигани  топлива в пульсирующем потоке. Данное устройство содержит камеру воспламенени , тангенциально примыкающую к ней резонансную трубу, аэродинамический клапан в виде цилиндрического патрубка, топливоподогреватель и форсунки, размещенные на торцовой части аэродинамического клапана, при этом оси его сопл расположены по образующим однополост- ного гиперболоида.

Недостатком прототипа  вл етс  слаба  возможность регулировани  процесса горени  и температуры уход щих газов. Регулирование процесса горени  бывает не- обходимо, например, в случае перехода устройства на новые виды топлива. Регулирование температуры продуктов сгорани  требуетс , например, в случае их дальнейшего использовани  как теплоносител .

В прототипе регулирование может достигатьс  только путем изменени  расхода топлива. При таком регулировании диапазон изменени , параметров невелик,

Целью изобретени   вл етс  расшире- ние диапазона регулировани  процесса горени  и температуры уход щих газов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  сжигани  топлива в пульсирующем потоке, содержащем камеру воспламенени , тангенциально примыкающую к ней резонансную трубу, форсунку, аэродинамический клапан в виде цилиндрического патрубка, в цилиндрический патрубок аэродинамического клапана до- полнительно установлен коаксиально с ним внутренний цилиндрический патрубок с возможностью продольного перемещени  относительно внешнего патрубка в пределах 0,0875...0,5 от длины внешнего патрубка , при этом диаметр внутреннего патрубка выбран в пределах 0,645... 0,833 от диаметр внешнего патрубка, длина внутреннего патрубка в пределах 0,075...1,05 от длины внешнего патрубка.

На фиг. 1 показано устройство дл  сжигани  топлива в пульсирующем потоке; на фиг, 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство содержит камеру 1 воспламенени , тангенциально примыкающую к ней резонансную трубу 2, форсунку 3, запальник 4 и аэродинамический клапан, состо щий из двух патрубков 5 и 6 внешнего и внутреннего соответственно.

Устройство используют следующим образом .

Через форсунку 3 в камеру 1 воспламенени  подают топливо, например дизельное . Запальником 4, в качестве которого используют свечу зажигани , топливо поджигают . Воздух дл  горени  поступает из атмосоеры через аэродинамический клапан , состо щий из коаксиальных патрубков

5и 6. При этом воздух проходит как внутри патрубка 6, так и в поомежутке между патрубками 5 и 6.

Поток продуктов сгорани  закручиваетс  в сторону тангенциального выхода резонансной трубы 2 и по ней выходит из камеры воспламенени  в атмосферу или дл  дальнейшего использовани .

Направленное движение воздуха в аэродинамическом клапане создаетс  за счет того, что его сопротивление в пр мом направлении меньше, чем в обратном.

Дл  регулировани  процесса горени  в камере 1 воспламенени , которое бывает необходимо при изменении марки топлива, а также дл  регулировани  температуры уход щих газов при их дальнейшем использовании , перемещают внутренний патрубок

6относительно наружного патрубка 5.

При выдвижении внутреннего цилиндрического патрубка температура в камере сгорани , а также температура уход щих газов уменьшаетс , при вдвигании внутрь - увеличиваетс .

Дл  примера приведем экспериментальные данные, полученные при работе устройства дл  о; .игани  дизельного топлива в пульсирующем потоке. В экспериментах использовалась цилиндрическа  камера сгорани  диаметром 390 мм с резонансной трубой длиной 3000 мм, диаметром 106мм.

Как показали эксперименты, возможности регулировани  сохран ютс , при диаметре внутреннего патрубка в пределах 0,646.,.0,833 от диаметра внешнего патрубка и длине внутреннего патрубка в пределах от 0,075 до 1,05 длины внешнего патрубка .

Поэтому приведем экспериментальные данные только дл  одной серии экспериментов , в которой получены наиболее характерные результаты. Диаметр внешнего патрубка 96 мм (замерено по внутреннему диаметру). Диаметр внутреннего патрубка 89 мм (по наружному диаметру), отношение диаметров 0,833. Длина наружного патрубка 400 мм, внутреннего - 420 мм, отношение длин 1,05. Расход дизельного топлива 0,01029 кг/с - посто нен.

Температуры замер лись в камере сгорани  и на выходе газов из резонансной трубы с помощью термопар, присоединенных к потенциометру. Коэффициент избытка воздуха, т. е. отношение фактической массы воздуха, подаваемого в камеру сгорани , к теоретически необходимой, определ лс  путем измерени  расхода воздуха .

Величину вентильного эффекта, т. е. отношение реактивной силы газов, выход щих из резонансной трубы, к реактивной силе газов, выбрасываемых из аэродинамического клапана,определ ли на специальной установке по методике, основанной на измерении масс истекающих продуктов .

Таким образом, приведенный пример показывает достижение поставленной цели - расширение диапазона регулировани  процесса горени  и температуры уход щих газов при посто нной подаче топлива .

Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о возможности изменени  с помощью предлагаемого устройства не только температуры, но коэффициента избытка воздуха. При этом по вл етс  возможность регулировать качественный состав продуктов сгорани , что может быть необходимым при использовании данного устройства а качестве газогенератора , т. е. достигаетс  дополнительна  цель - возможность регулировани  химсостава уход щих газов.

Указанные величины относительного перемещени  внутреннего патрубка относительно внешнего в пределах 0,0875...0,5 диаметра внутреннего патрубка в пределах 0,645...0,833 от диаметра внешнего патрубка , длины внутреннего патрубка в пределах 0,075-1,05 от длины внешнего патрубка, обеспечивают достижение поставленной цели, так как вне этих пределов, как показывают эксперименты, регулирование температуры не достигаетс .

Вли ние отличительного признака - дополнительной установки внутреннего патрубка коаксиально с внешним, с возможностью продольного перемещени  - видно

из таблицы. При перемещении внутреннего патрубка температуры в камере и на выходе из устройства измен ютс .

Теоретические основы работы предлагаемого устройства. Аэродинамический клапан работает в пульсирующем режиме с частотами пульсаций 40...70 Гц. Происходит поочередное всасывание воздуха из окружающей среды и вытеснение продуктов сгорани . Воздуха поступает больше, чем

уходит продуктов сгорани . За счет этого и образуетс  направленное движение газов в клапане.

Вход щий в камеру воздух успевает прогретьс  излучением от гор чих стенок

клапана, его плотность мен етс .

Введение внутреннего патрубка, установленного коаксиально с внешним, раздел ет вход щий воздух на два потока: поток в кольцевом зазоре, имеющий возможность

прогретьс  от стенок внешнего патрубка, и внутренний, экранированный от излучени  стенками внутреннего патрубка.

При перемещении внутреннего патрубка относительно наружного, например при

его выдвигании, соотношение между расходами в этих потоках измен етс , уменьшаетс  дол  экранированного, защищенного от теплоизлучени  внутреннего потока. При этом величина вентильного эффекта не ухудшаетс , т, е. сохран етс  способность аэродинамического клапана оказывать малое аэродинамическое сопротивление потоку вход щего воздуха и большое сопротивление выход щим продуктам

сгорани . Из таблицы видно, что величина вентильного эффекта в предлагаемом устройстве была не хуже 2,5...1,4.

Предлагаемое устройство испытано и показало хорошие возможности регулировани  температуры в камере сгорани  и температуры уход щих газов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство пульсирующего горени , содержащее камеру сгорани  с тангенциально присоединенной к ней резонансной трубой и форсункой и аэродинамический клапан в виде цилиндрического патрубка, коаксиально установленного в камере сгорани ,

   отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  процесса горени  и температуры уход щих газов, внутри цилиндрического патрубка коаксиально размещен дополнительный патрубок , установленный с возможностью

   продольного перемещени  в пределах 0,0875...0,5 от длины наружного патрубка, причем диаметр и длина дополнительного

   патрубка составл ет соответственно 0,645...0,833 и 0,075...1,05 от диаметра и длины наружного патрубка.

   Вид А

   фиг.2