Газовая горелка
Использование: в термических печах и камерах сгорания котельных и газотурбинных установок. Сущность изобретения: воздух из воздухоподводящего патрубка 2 поступает в камеру 1 смешения, туда же из коллектора 3 через две группы отверстий 4 и 5 подается газообразное топливо. Встречное расположение отверстий 4 и 5 в пределах группы позволяет интенсифицировать процесс смешения газа и воздуха, а различная ориентация овалов отверстий 4 и 5 исключает возможность соударения струй топлива, истекающих из отверстий, принадлежащих различным группам. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства, и повысить качество сжигания. 2 ил.
Изобретение относится к горелкам и может быть использовано в термических печах и камерах сгорания котельных и газотурбинных установок.
Известно устройство, содержащее цилиндрическую камеру смешения с воздухоподводящим патрубком на входе и размещенную по оси топливной трубой, в выходном торце которой установлен с возможностью продольного перемещения рассекатель, образующий с трубой кольцевую щель, направленную встречно потоку воздуха под углом 55-60о. Существенным недостатком такого устройства является низкое качество смешения на режимах, отличных от номинального, а возможность регулирования за счет ширины щели весьма ограничена величиной потерь давления. Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее цилиндрическую камеру смешения с воздухоподводящим патрубком и периферийный газовый коллектор с газовыпускными отверстиями. Основной недостаток устройства низкое качество сжигания топлива на переменных режимах. Цель изобретения расширение функциональных возможностей и повышение качества сжигания. Указанная цель достигается за счет того, что газовая горелка, содержащая цилиндрическую камеру смешения с воздухоподводящим патрубком и периферийный газовый коллектор с газовыпускными отверстиями, причем газовыпускные отверстия выполнены овальной формы и объединены в две группы по четыре встречнонаправленных отверстия в каждой, причем направление отверстий различных групп перпендикулярное, а большая ось овала отверстий одной группы параллельна оси камеры смешения. Известно, что при поперечной подаче струй эффективность смешения лимитируется конвективными тепломассопереносом и может быть определена соотношением H-2/3, hs= ahd sin; = 1- где угол атаки; угол хордальности; параметр качества; А характерный размер потока; dh коэффициент формы струи; d диаметр отверстия; V скорость; плотность;h глубина проникновения. Индексы: 2 ограничения по передней границе, 3 ограничения по конвективному массопереносу, с струя, см смесь, s в плотности траектории струй. Таким образом, при изменении режима работы устройства меняется в самом общем случае меняется , и, как следствие, уменьшается качество смешения . Для того, чтобы при изменении режима работы устройства качество смешения сохранилось неизменным, необходимо, чтобы схема подачи струй допускала const при var. Это в редакции отсутствия ограничений по дискретности асимметрии распределения и длине на завершении технологического процесса принципиально возможно в схеме, когда насадки направлены по касательной к поверхности условного цилиндра и в пределах группы попарно направлены навстречу друг другу, оси насадков разных групп взаимно перпендикулярны, расположены в одном поясе и в каждой группе четыре насадка. Для исключения соударения соседних струй, принадлежащих соседним группам, предусмотрена различная ориентация большей полуоси овального сечения насадка относительно оси канала (параллельно и перпендикулярно). Такой подход позволяет реализовать различные значения ah(ah/ 0/, ah/ 90o/) для различных групп насадков и, следовательно, различных траекторий, не допускающих соударение струй с учетом нарастания ширины пограничного слоя. Здесь угол между большой полуосью овала и осью канала. Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что известные технические решения, имеющие признаки сходных с признаками, отличающими изобретение от прототипа, не обнаружены. На фиг.1 приведена горелка, продольный разрез; на фиг.2 вид А-А на фиг. 1. Газовая горелка содержит цилиндрическую камеру смешения 1 с воздухоподводящим патрубком 2, периферийный газовый коллектор 3 с газовыпускными насадками 4 и 5 первой и второй групп соответственно. Насадки установлены по касательной к поверхности условного цилиндра, в поясе две группы насадков овального поперечного сечения по четыре насадка в каждой с большей полуосью овала параллельной и перпендикулярной оси магистральной трубы соответственно. Насадки в пределах группы попарно направлены навстречу друг другу и для различных групп взаимно перпендикулярны. Устройство работает следующим образом. Воздух из воздухоподводящего патрубка 2 поступает в камеру смешения 1, туда же из коллектора 3 через две группы насадков 4 и 5 истекает газ. Как показано выше, различная ориентация насадков позволяет исключить соударение струй, принадлежащих различным группам за счет ah. Это позволяет обеспечить const при var за счет соударения струй в пределах группы. Исследования, проведенные в лаборатории "Гидродинамика", в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров i 0, 0-0,70; 1,0-2,65; 1,02,65 0,098-1,5, 1,0-4,0 показали, что при увеличении /I- -II/ стабильность характеристик качества смешения возрастает. Здесь
угол между большей полуосью овала и осью трубы,
G массовый расход,
плотность,
d диаметр,
t шаг,
А характерный размер потока. Индексы: 1 поперечные струи,
2 сносящий поток,
Э эквивалентный,
см смесь,
I первая группа отверстий,
II вторая группа отверстий,
i текущее значение.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2