Устройство пульсирующего горения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 5)5 г Е ИЗОБРЕТЕИДЕТЕЛЬСТВУ ИС К АВТОРСКОМ Цель изобретения - расширение диапазона регулирования процесса горения и температуры уходящих газов. Устройство состоит из камеры воспламенения 1, в нижней части которой установлена форсунка 3 и запальная свеча 4, Тангенциально к камере воспламенения примыкает резонансная труба 2, Воздух поступает по аэродинамическому клапану, состоящему иэ двух коаксиально установленных один в другом внешнего 5 и внутреннего 6 патрубков. Внутренний патрубок имеет возможность продольного перемещения в пределах 0;08750,5 от длины внешнего патрубка, при этом диаметр внутреннего патрубка составляет 0,6450,833 от диаметра внешнего патрубка, а длина внутреннего патрубка составляет 0,075.1,05 длины внешнего патрубка. 2 ил,.1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Тамбовский институт химического машиностроения(56) Северянин В,С. и др. Экспериментальное исследование пульсационной горелкидля сжигания дизельного топлива. - Энергетика, 1984, М 5, с. 105-108.(54) УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ(57) Изобретение относится к энергетике иможет быть использовано в металлургической, нефтеперерабатывающей промышленности, строительгтве и других отраслях,1726901 А 1Изобретение относится к энергетике и может быть использсвано в металлургической, нефтеперерабатывающей промышленности, строительстве и других отраслях народного хозяйства,Известна пульсационная горелка вихревого типа для сжигания жидкого топлива. Горелка содержит аэродинамический клапан, камеру воспламенения, Форсунку, резонансную трубу, запальник.Недостатками горелки являются обгорание аэродинамического клапана в месте сужения, возможнос ь выброса пламени через этот клапан в результате встречного движения потоков воздуха и струй топлива. Кроме того, отсутствует возможность регулировать процесс горения топлива в камере воспламенения, что необходимо, например, при использовании топлива различных марок.За прототип принято устройство для сжигания топлива в пульсирующем потоке. Данное устройство содержит камеру воспламенения, 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 однополостного гиперболоида.Недостатком прототипа является сла. бая возможность регулирования процесса горения и температуры уходящих газов. Регулирование процесса горения бьвает необходимо, например, в случае перехода устройства на новые виры топлива. Регулирование температуры продуктов сгорания требуется, например, в случае их дальнейшего использования как теплоносителя.В прототипе регулирование может достигаться только путем изменения расхода топлива, При таком регулировании диапазон изменения параметров невелик.Целью изобрете ия является расширение диапазона регулирования процесса горения и температуры уходящих газов.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сжигания топлива в пульсирующем потоке, содержащем камеру воспламенения, тангенциально примыкающую к ней резонансную трубу, форсунку, аэродинамический клапан в виде цилиндрического патрубка, в цилиндрический патрубок аэродинамического клапана дополнительно установлен коаксиально с ним внутренний цилиндрический патрубок с возможностью пророльногп перемещения относительно внешнего патрубка в пределах 0,08750,5 от длины внешнего патруб 5 10 15 л 0 25 30 35 40 45 50 ка, при этом диаметр внутреннего патрубкавыбран в пределах 0,645 0,833 от диаметравнешнего патрубка, длина внутреннего патрубка в пределах 0,075.1,05 от длины внешнего патрубка.На фиг. 1 показано устройство для сжигания топлива в пульсирующем потоке; нафиг, 2 - вид А на фиг. 1,Устройство содержит камеру 1 воспламенения, тангенциально примыкающую кней резонансную трубу 2, форсунку 3, запальник 4.и аэродинамический клапан, состоящий из двух патрубков 5 и 6 внешнего ивнутреннего соответственно.Устройство используют следующим образом,Через форсунку 3 в камеру 1 воспламенения подают топливо, например дизельное. Запальником 4, в качестве которогоиспользуют свечу зажигания, топливо поджигают. Воздух для горения поступает изатмосоеры через аэродинамический клапан, состоящий из коаксиальных патрубков5 и 6, При этом воздух проходит как внутрипатрубка 6, так и в поомежутке между патруб.ками 5 и 6.Поток продуктов сгорания закручивается в сторону тангенциального выхода резонансной трубы 2 и по ней выходит изкамеры воспламенения в атмосферу или длядальнейшего использования.Направленное движение воздуха ваэродинамическом клапане создается засчет того, что его сопротивление в прямомнаправлении меньше, чем в обратном.Для регулирования процесса горения вкамере 1 воспламенения, которое бываетнеобходимо при изменении марки топлива,а также для регулирования температурыуходящих газов при их дальнейшем использовании, перемещают внутренний патрубок6 относительно наружного патрубка 5,При выдвижении внутреннего цилиндрического патрубка температура в камересгорания, а также температура уходящих газов уменьшается, при вдвигании внутрь -увеличивается.Для примера приведем экспериментальные данные, полученные при работе устройства для сх.игания дизельного топливав пульсирующем потоке. В экспериментахиспользовалась цилиндрическая камерасгорания диаметром 390 мм с резонансной трубой длиной 3000 мм, диаметром106 мм,Как показали эксперименты, возможности регулирования сохраняются. при диаметре внутреннего патрубка в пределах0,6460,833 от диаметра внешнего патрубка и длине внутреннего патрубка в пре10 20 25 30 35 40 45 50 55 делах от 0,075 до 1,05 длины внешнего патрубка.Поэтому приведем экспериментальные данные только для одной серии экспериментов, в которой получены наиболее характерные результаты. Диаметр внешнеопатрубка 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 - постоянен.Температуры эамерялись в камере сгорания 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 сгорания, к теоретически необходимой, определялся путем измерения расхода воздуха.Величину "вентильного эффекта", т, е, отношение реактивной силы газов, выходящих из резонансной трубы, к реактивной силе газов, выбрасываемых из аэродинамического клапана, определяли на специальной установке по методике, основанной на измерении масс истекающих продуктов.Таким образом, приведенный пример показывает достижение поставленной цели - расширение диапазона регулирования процесса горения и температуры уходящих газов при постоянной подачетоплива.Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о возможности изменения с помощью предлагаемого устройства не только температуры, но коэффициента избытка воздуха, При этом появляется возможность регулировать качественный состав продуктов сгорания, что может быть необходимым при использовании данного устройства в качеств ве газогенератора, т. е. достигается дополнительная цель - возможность регулирования химсостава уходящих газов. Указанные величины относительного перемещения внутреннего патрубка относительно внешнего в пределах 0,68750,5 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 достигаетя. Влияние отличительного приэнака - дополнительной установки внутреннего патрубка коаксиально с внешним, с возможностью продольного перемещения - видно из таблицы, При перемещении внутреннего патрубка температуры в камере и на выходе из устройства изменяются.Теоретические основы работы предлагаемого устройства. Аэродинамический клапан работает в пульсирующем режиме с частотами пульсаций 4070 Гц. Происходит поочередное всасывание воздуха из окружающей среды и вытеснение продуктов сгорания. Воздуха поступает больше, чем уходит продуктов сгорания. За счет этого и образуется направленное движение газов в клапане,Входящий в камеру воздух успевает прогреться излучением от горячих стенок клапана, его плотность меняется.Введение внутреннего патрубка, установленного коаксиально с внешним, разделяет входящий воздух на два потока: поток в кольцевом зазоре, имеющий возможность прогреться от стенок внешнего патрубка, и внутренний, экранированный от излучения стенками внутреннего патрубка,При перемещении внутреннего патрубка относительно наружного, например при его выдвигании, соотношение между расходами в этих потоках изменяется, уменьшается доля экранированного, защищенного от теплоизлучения внутреннего потока,При этом величина "вентильного эффекта" не ухудшается, т. е. сохраняется способность аэродинамического клапана оказывать малое аэродинамическое сопротивление потоку входящего воздуха и большое сопротивление выходящим продуктам сгорания, Из таблицы видно, что величина "вентильного эффекта" в предлагаемом устройстве была не хуже 2,51,4.Предлагаемое устройство испытано и показало хорошие возможности регулирования температуры в камере сгорания и температуры уходящих газов. Формула изобретения Устройство пульсирующего горения, содержащее камеру сгорания с тангенциально присоединенной к ней резонансной трубой и форсункой и аэродинамический клапан в виде цилиндрического патрубка, коаксиально установленного в камере сгорания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования процесса горения и температуры уходящих газов, внутри цилиндрического патрубка коаксиально размещен дополнительный патрубок, установленный с возможностью. Лисина Техред М.Моргентал тор С, Шевк едакт Заказ 1268 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбина "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 продольного перемещения в пределах 0,08750,5 от длины наружного патрубка, причем диаметр и длина дополнительного патрубка составляет соответственно 0,6450,833 и 0,0751,05 от диаметра и длины наружного патрубка.