Смеситель горелки

 

Использование: для сжигания топлива в тепловых установках. Сущность: смеситель дополнительно снабжен наружным конфузором 2, основание которого сопряжено с основанием наружного диффузора 1. Внутри конфузора 2 коаксиально расположен внутренний конфузор 5, образующий с последним диффузорный кольцевой топливовоздушный канал 7. При этом основания среднего диффузора 4 и внутреннего конфузора 5 сопряжены между собой, а на участке стенки внутреннего конфузора 5, прилегающего к указанному месту сопряжения, выполнены отверстия, сообщающие конусный топливный коллектор 9 с диффузорным топливовоздушным каналом 7 под прямым углом. Наружный и средний диффузоры 1 и 4 соединены посредством ребер 3, выполненных в виде винтообразных направляющих. 3 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для сжигания топлива в тепловых установках.

Известна газовая горелка [1] содержащая смеситель на выходе которого установлен сопловый аппарат с дугообразными прорезными каналами для выхода газовоздушной смеси, кольцевой коллектор газа с радиально установленными патрубками, имеющими отверстия для выхода газа в смеситель в четырех направлениях, патрубок для подачи воздуха в полость смесителя. Недостатком этой конструкции является значительное гидравлическое сопротивление, которое создают расположенные в воздушном потоке патрубки для подачи газа. Кроме того, наличие встречных потоков "задавливают" газовую струю воздушной, что нарушает расчетное соотношение газ-воздух и обуславливает некачественное сжигание топлива.

Известен смеситель газовой горелки [2] содержащий газоподводящий корпус, вокруг которого размещен кольцевой газовый коллектор с диаметрально установленными в нем перфорированными газовыми трубками, ориентированными взаимно перпендикулярно и смещенными по его длине. Недостатком этого смесителя является значительное гидравлическое сопротивление потоку в воздухоподводящем корпусе, создаваемое патрубками подвода газа. Кроме того, поступление газа в камеру смешения тонкими струями из трубок, расположенных перпендикулярно, обеспечивает его смешение с воздухом практически линейно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а не по всему поперечному сечению потока, что не обеспечивает качественного перемешивания газа с воздухом и в конечном счете к увеличению содержания в дымовых газах СО, неполного сгорания топлива, для сжигания которого вводится дополнительный воздух, остуживающий факел, сжигающий калориметрическую температуру горения, и т. п.

Наиболее близка конструктивно к предлагаемому смесителю топливовоздушная горелка [3] содержащая наружный диффузор, коаксиально размещенные в нем средний и внутренний диффузоры, образующие между собой кольцевой конусный топливный коллектор, в вершине которого установлены форсунка и сообщающийся с цилиндрическим каналом завихритель. При этом наружный и средний диффузоры образуют между собой конфузорный кольцевой воздушный канал, а сам средний диффузор является коническим отражателем, размещенным на форсунке. Таким образом, известная конструкция жидкостной горелки, которая хотя и может работать на газе, но только при высокой мощности и не столь эффективно, из-за недостаточного качества смешения в виду согласованной (под острым углом в одном направлении) встречи потоков топлива и воздуха, из-за потерь на гидравлическое сопротивление на двух (входе и выходе) завихрителях.

Целью изобретения является повышение качества смешения топлива с воздухом с одновременным снижением гидравлического сопротивления.

Это достигается конструкцией смесителя горелки, содержащей наружный диффузор, коаксиально расположенные в нем средний и внутренний диффузоры, образующие между собой конусный кольцевой топливный коллектор, к вершине которого подключен топливный патрубок, при этом наружный и средний диффузоры образуют между собой конфузорный, кольцевой, воздушный канал. Смеситель дополнительно снабжен наружным конфузором, основание которого сопряжено с основанием наружного диффузора, а внутри указанного диффузора коаксиально расположен внутренний конфузор, образующий с последним диффузорный кольцевой топливовоздушный канал. При этом основания среднего диффузора и внутреннего конфузора сопряжены между собой, а на участке стенки внутреннего диффузора, прилегающего к указанному месту сопряжения, выполнены отверстия, сообщающие кольцевой топливный коллектор с диффузорным топливовоздушным каналом под прямым углом, а наружный конфузор удерживает средний ребрами, выполненными в виде направляющих.

На фиг. 1 показан смеситель, разрез; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1.

Смеситель горелки состоит из наружных диффузора I (фиг. 1) и конфузора 2, соосно сопряженных основаниями, образуя корпус смесителя. Внутри него на ребрах 3, выполненных в виде винтовых направляющих, коаксиально укреплены средний 4 и внутренний 5 конфузоры, также сопряженные основаниями и образующими таким образом на входе конфузорный воздушный кольцевой канал 6, а на выходе диффузорный тепловоздушный кольцевой канал 7. Отграничивая участок сопряжения среднего диффузора 4 с внутренним конфузором 5, на последним закреплен внутренний диффузор 8, образуя со средним диффузором 4 конусный топливный коллектор 9 (фиг. 1 и 2), к вершине которого подключен топливный патрубок 10 (фиг. 1 и 3), подсоединенный к газопроводу фланцем 11.

По периферии упомянутого коллектора 9, т. е. участку, примыкающему к сопряжению со средним диффузором 4, выполнен ряд отверстий 12, сообщающих топливный конусный коллектор 9 с диффузорным топливовоздушным каналом 7 под прямым углом. Отверстия 12 со стороны входа имеют фоски 13. Для подсоединения смесителя имеются фланцы 14.

Работает смеситель следующим образом.

Поступающий в смеситель воздух, в конфузорном кольцевом канале 6 закручивается ребрами 3, равномерно и постепенно разгоняется и утоньшается в кольцевом зазоре увеличивающегося диаметра. Одновременно по патрубку 10 в конусный топливный коллектор 9 поступает газ, равномерно благодаря конусу внутреннего диффузора 8 распределяется по кольцу и после выравнивания давления начинает истекать с одинаковой скоростью через отверстия 12 и в конфузорный топливовоздушный канал 7. Благодаря тому, что газ поступает тонкими струями, одновременно по всему поперечному сечению и перпендикулярно протекающему потоку воздуха его эжекционной способности достигается "простреливание" такой струей газа закрученного воздушного потока небольшой толщины. Этим обеспечивается качественное перемешивание газа с воздухом. Равенство сечений воздушного канала 6 и диффузорного кольцевого канала 7, а также газового патрубка 10 и площади сечений отверстий 12 коллектора 9 уменьшают сопротивление смесителя. Из смесителя топливовоздушная смесь поступает в горелку.

Таким образом благодаря наличию наружного и внутреннего конфузоров, их размещению, взаимосвязи достигается образование прямоточных кольцевых воздушного и топливовоздушного каналов, в сочетании с размещением и формой подвода топлива обеспечивающих улучшение качества смешения топлива с воздухом и снижение гидравлического сопротивления.

Формула изобретения

СМЕСИТЕЛЬ ГОРЕЛКИ, содержащий наружный диффузор, коаксиально расположенные в нем средний и внутренний диффузоры, образующие между собой конусный кольцевой топливный коллектор, к вершине которого подключен топливный патрубок, при этом наружный и средний диффузоры образуют между собой конфузорный, кольцевой и воздушный канал, отличающийся тем, что, с целью повышения качества смешения топлива и воздуха с одновременным снижением гидравлического сопротивления, смеситель дополнительно снабжен наружным конфузором, основание которого сопряжено с основанием наружного диффузора, а внутри указанного конфузора коаксиально расположен внутренний конфузор, образующий с последним диффузорный кольцевой топливовоздушный канал, при этом основания среднего диффузора и внутреннего конфузора сопряжены между собой, а на участке стенки внутреннего конфузора, прилегающего к указанному месту сопряжения, выполнены отверстия, сообщающие конусный топливный коллектор с диффузорным топливовоздушным каналом под прямым углом, наружный и средний диффузоры соединены между собой посредством ребер, выполненных в виде винтообразных направляющих.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3