Вихревая форсунка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 790717 А 9) .ъЦ. 1)5 Р 23 О 11 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 970040, кл. Р 23 О 11/04, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 1373976, кл, Р 23 О 11/34, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 1268877, кл. Р 23 0 11/34, 1985.(57) Использование: в камерах сгоранйя, Сущность изобретения: вихревая форсунка снабжена центральным каналом для подачи жидкости и тангенциальными каналами 2 для подачи распылителя, а также патрубками, размещенными в тангенцйальйьйканалах 2, выполненных в виде продольных щелей по всей высоте камеры. Патрубки установлены с возможностью перемещения для совмещения их внутренней образующей с торцовыми стенками камеры 1 и выполнены с высотой, составляющей 0,6-0,8 от высоты камеры 1, центральный канал 4 выполнен с диаметром, составляющим 0,05 - 0,2, а минимальный диаметр диффузорного выходного сопла 5-0,1 - 0,6 от диаметра камеры 1 соответственно, 2 ил.Изобретение относится к устройствам для распыливания жидкого топлива и может быть использовано в камерах сгорания,Несмотря на то, что в настоящее время существует множество изобретений, кото рые посвящены вопросам эффективного распыливания тяжелых топлив (нефть, мазут и т. д.) с последующим сжиганием в топочных устройствах, вопрос создания эффективных форсунок с высоким качест- "0 вом распыла является актуальным. Хороший распыл мазута домелкодисперсного состояния повышает динамичность процесса сжигания топлива и улучшает экологию.Известны различные типы форсунок. 15Так, известно устройство, где топливо поддавлением через топливный канал корпуса попадает в боковые тангенциальные каналы, стены которых сужаются под углом, чтообеспечивает лучшие условия для ввода 20топлива в камеру закручивания, Из нее топливо через сопло распыливается в пространство и сгорает.Известно также устройство, где топливоподается по трубе, проходит через кольцевые ряды тангенциальных отверстий, приобретает вращательное движение вкольцевых камерах и истекает в виде контрольных факелов с большим углом раскрытия встречно один другому. Недостатком З 0этой форсунки является сложность изготовления, недостаточно эффективный распыл,особенно на тяжелых топливах,В паромеханической форсунке распыливающий газ через тангенциальные кана- З 5лы поступает в пазы втулки, где в результатеего взаимодействия с препятствиямив виде "стенки, происходит резкое его торможение,сопровождаемое скачкообразным измене 40нием статического давления, Это приводитк образованию ударной волны, которая распространяется в окружную среду через отверстия, прерывая при этом вытекающие иэ каналов струи распыливающего газа, течение которых приобретает автоколебатель ный режим, Отработанный в пазах распыливающий газ в виде закрученного потока поступает в зону распыливания, где совместно с излученными ударными волнами осуществляет измельчение выходящего 50 из вихревой камеры предварительно распыленного топлива. Известные форсунки не обеспечивают возможность получения факела с интенсив ной турбулизацией струи и равномерной интенсивности горения по всей длине зоны горения форсунки. Они сложны в изготовлении, в них затруднена организация процесса на тяжелых топливах. Известна вихревая мельница, которая состоит из помольной камеры, центральной топки для подачи исходного материала, тангенциальных патрубков для подачи энергоносителя и вывода продуктов помола, резонаторов.Материал через точку поступает в центральную часть камеры, где за счет многократного удара о стенки камеры и резонансных ударных волн происходит измельчение до мелкодисперсной пыли, Первоначально мельница использовалась для измельчения твердых материалов в воде дробленки (уголь, камень, известь, кирпич, цемент и т. д,). На перечисленных материалах устройство работает достаточно эффективно и производительно. При распыливании в таком устройстве жидкости (вода, соляровое масло, бензин, мазут) происходит диспергирование жидкости до мелкодисперсной фракции.В камере известной мельницы, где вывод продуктов помола организован через тангенцильный патрубок против основного движения потока, создается избыточное давление, Поэтому для подачи материала в камеру необходимы специальные устройства и приспособления - эжектор, бункер (емкость) под давлением и т. д, Это не эффективно.Цель изобретения - повышение эффективности распыливания и сжигания тяжелых жидких топлив,В такой форсунке можно диспергировать эффективно различные виды жидких топлив, Происходит тонкое распыливание материала и его испарение, после чего сжигается газ. Это приводит к улучшению полного сгорания топлива, снижению вредных выбросов.Поставленная цель достигается тем, что выход полученной в помольной камере газовой смеси организован через диффузорное сопло в нижней крышке, находящейся на одной оси с центральным корпусом для ввода жидкого топлива. При этом диаметр входного центрального канала и минимальный диаметр выходного сопла связаны определенным соотношением с диаметром камеры,За счет вихревого, высокоскоростного потока происходит многократный удар в стенку капель топлива, создается акустическое резонансное поле, что приводит к диспергированию материала до мелкодисперсной фракции, Такое распыливание и большая свободная поверхность топлива сокращает время, требуемое для тепло-и) массообменных процессов, регулирующих испарение капель. Одновременнопрактически одновременно. В предлагаемой форсунке сначала происходит смещение, диспергирование и испарение, а затем возникшая газовая смесь воспламеняется в топке, Благодаря этому улучшается горение, образуется меньше сажи и окиси углерода, т, е. факел как бы приближается к параметрам газового факела. Для успешной работы форсунки в оптимальном режиме важны соотношения параметров - диаметра входного центрального канала, минимального диаметра выходного сопла и высоты тангенциальных патрубков.На основании экспериментальных данных соотношение диаметра входного центрального канала с диаметром камеры находится в пределах 0,05 - 0,2. Чтобы материал хорошо поступал в камеру, его необходимо подавать в область отрицательного статического давления, Нижний предел характеризует минимальный размер центрального канала, через который проходит материал, а верхний - границу зоны отрицательного давления в камере. Кроме того, размеры зависят также и от физико-химиче 35 40 45 50 55 ускоряются термохимические процессы газификации твердых коксовых остатков капель. Последующие стадии процессагорения показывают, что тонкий распыл уменьшает общую продолжительность процесса горения и длину факела, позволяетобеспечить полное выгорание топлива в короткое время и в ограниченных габаритах камер сгорания, что очень важно, В результате такого активного процесса в объеме форсунки происходит предварительная обработка материала, после которой частичноиспарившийся материал и коксовые остаткипоступают в камеру сгорания, Вывод) продуктов диспергирования осуществляетсячерез нижнюю крышку, это новое, проверенное решение, которое позволяет хорошорешать компонованные вопросы, Благодаря интенсивным процессам, которые происходят в камере, можно подавать в качестведобавки в топливо воду. В камере происходит хорошее диспергирование и перемешивание топлива с водой, Это резко сокращаетрасход дорогостоящих жидких топлив. Кроме этих признаков, которые обеспечиваютположительный эффект, следует отметитьеще одну особенность вихревой форсунки, В существующих многочисленных форсунках топливо распыливают в топочное пространство, где происходят процессы смещения с воздухом, испарение и горение 10202530 ских свойств топлив. Важный, параметр - минимальный диаметр выходного сопла через который формулируется факел. Здесь также играют роль физикохимические свойства топлив. Соотношение этого параметра с диаметром камеры составляет 0,1 - 0,6. Если для легких топлив процесс испарения идет быстрее, то для тяжелых дольше. При этом надо учитывать и то, что маленькое отверстие для тяжелых топлив может забиваться, закоксовываться. Экспериментально показано, что минимальный диаметр выходного сопла от диаметра камеры составляет 0,1, При уменьшении этого параметра резко увеличивается сопротивление камеры. При увеличении верхнего предела свыше 0,6 происходит срыв факела и появляются капли.Известно, что в такой камере огромную роль играют, так называемые, торцовые токи, которые формируют течение потока вблизи верхней и нижней крышек,Чтобы влиять на аэродинамику потока, на поступающий через верхнюю крышку материал и на условие выхода, высота патрубка, через который подается энергоноситель, варьируется, Патрубки выполнены в виде продольных щелей по всей высоте камеры, Они установлены с возможностью перемещения до совмещения внутренней образующей с торцовыми стенками камеры и выполнены с высотой, составляющей 0,6- 0,8 от высоты камеры, При перемещении к верхней торцовой крышке практически исчезают торцовые токи в верхней части камеры и увеличиваются в нижней, и наоборот, Благодаря этому, в зависимости от физико- химических свойств топлива, можно устанавливать патрубок в любое положение.На фиг, 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - конструкция подвижных планок.Устройство (фиг, 1) содержит цилиндрическую камеру 1, тангенциальные подводы энергоносителя 2, резонаторы 3, центральный канал для подачи материала 4 и выходное диффузорное сопло 5. Сопла форсунки выполнены из двух частей - верхней 6 и нижней 7, которые плотно стягиваются гайкой 8,Перемещение патрубка в вертикальном положении может осуществляться перемещением подвижных планок 1 вдоль входной щели цилиндрической камеры по образующим каналам 2 (фиг. 2) с помощью регулировочных винтов 3.формула изобретения Вихревая форсунка, содержащая вихревую цилиндрическую камеру с диффузорным выходным соплом, центральным 5 каналом для подачи жидкости в днище и тангенциальными каналами для подачи распылителя в боковой ее стенке и резонаторы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности распыливания и 10 сжигания тяжелых жидких топлив, она дополнительно снабжена патрубками, размещенными втангенциальных каналах, выполненных в виде продольных щелей по всей высоте камеры, патрубки установлены с воз- можностью перемещения до совмещения их внутренней образующей с торцовыми стенками камеры и выполнены с высотой, составляющей 0,6.0,8 высоты камеры, центральный канал выполнен диаметром, составляющим 0,05,0,2 диаметра камеры, а выходное сопло - с минимальным диаметром, составляющим 0,10,6 диаметра каме- ры.