Способ получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения. Способ получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве заключается в перемешивании выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с закрученным в аксиальном лопаточном завихрителе и сформировавшемся в тонкостенном полом цилиндре воздушным потоком путем организации вихреобразования и струйно-стабилизаторных течений с помощью конфузно-диффузорного насадка и конусного стабилизатора горения. Изобретение позволяет повысить экономичность горелочного устройства путем получения качественной топливовоздушной смеси. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для осуществления регулируемого устойчивого пульсирующего горения.

Известен способ получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве (см. патент РФ 2123638, БИ 35, 1998), заключающийся в перемешивании выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с дутьевым воздухом путем организации вихреобразования и струйно-стабилизаторных течений с помощью конфузорно-диффузорного насадка и конусного стабилизатора горения и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве, принятого за прототип, относится то, что в известном способе не осуществляется полное перемешивание выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с дутьевым воздухом, что не обеспечивает эффективное смесеобразование и приводит к химическому недожогу и перерасходу топлива.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для осуществления полного перемешивания распыленного топлива с дутьевым воздухом, то есть для получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве целесообразно дополнительно производить закрутку основного потока дутьевого воздуха в аксиальном лопаточном завихрителе, причем необходимо, чтобы перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок закрученный воздушный поток формировался в тонкостенном полом цилиндре.

Технический результат - повышение экономичности горелочного устройства путем получения качественной топливовоздушной смеси.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный способ получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве заключается в перемешивании выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с дутьевым воздухом путем организации вихреобразования и струйно-стабилизаторных течений с помощью конфузорно-диффузорного насадка и конусного стабилизатора горения. Особенность заключается в том, что дополнительно производят закрутку основного потока дутьевого воздуха в аксиальном лопаточном завихрителе, причем закрученный воздушный поток перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок формируется в тонкостенном полом цилиндре.

На чертеже представлена схема горелочного устройства для получения качественной топливовоздушной смеси, реализующая предлагаемый способ.

Горелочное устройство содержит подключенный к источнику дутьевого воздуха цилиндрический корпус 1, конфузорно-диффузорный насадок 2, установленный в корпусе с сужающимся по направлению движения дутьевого воздуха радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, стержень 4 для продольного перемещения жестко скрепленных конфузорно-диффузорного насадка 2 и тонкостенного полого цилиндра 5, установленного по оси корпуса с радиальным зазором, образующим пристенный канал 3, расположенный внутри полого цилиндра 5 на входе потока дутьевого воздуха аксиальный лопаточный завихритель 6, установленную с возможностью продольного перемещения топливную форсунку 7, конусный стабилизатор горения 8, жестко скрепленный с топливной форсункой 7 и имеющий для интенсивного перемешивания компонентов топлива и воздуха по всей конической поверхности отверстия 9.

Способ реализуется следующим образом.

В цилиндрический корпус 1 горелочного устройства поступает необходимое для горения количество дутьевого воздуха, топливо подают через форсунку 7. Дутьевой воздух распределяется на два потока: основной, проходящий через аксиальный лопаточный завихритель 6, и второстепенный, поступающий в пристенный канал 3. Основной поток дутьевого воздуха пересекает аксиальный лопаточный завихритель 6, в котором происходит его закрутка при помощи лопаток аксиального завихрителя, которые имеют определенные углы наклона, изменение которых дает возможность регулировать интенсивность крутки воздушного потока. Закрученный воздушный поток поступает в тонкостенный полый цилиндр 5, где он формируется и проходит через конфузорно-диффузорный насадок 2, пересекает конусный стабилизатор горения 8 и перемешивается с распыленным топливом, выходящим из форсунки 7. Образуется топливовоздушная горючая смесь, которую первоначально поджигают от внешнего источника, а в последующем стабильное воспламенение новых порций горючей смеси и их устойчивое сгорание обеспечивается стабилизатором горения 8. Второстепенный поток воздуха проходит в пристенном канале 3, охлаждает стенки канала 3, образуя на выходе скоростную пристенную завесу, что защищает выходную часть корпуса 1 горелочного устройства от перегрева и оплавления.

Перемещением топливной форсунки 7 совместно со стабилизатором 8 устанавливают оптимальное положение зоны горения. Необходимую частоту вихреобразования подбирают перемещением насадка 2 относительно корпуса 1 и стабилизатора 8, то есть за счет изменения скорости сформировавшегося закрученного воздушного потока, обтекающего стабилизатор 8.

Возможность осуществления закручивания воздушного потока в аксиальном лопаточном завихрителе и его формирование в тонкостенном полом цилиндре перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок позволяют обеспечить более полное перемешивание распыленного топлива с воздухом, потому что сформированный закрученный воздушный поток интенсивнее вовлекает в себя распыленное топливо, чем прямоточный.

Формула изобретения

Способ получения качественной топливовоздушной смеси в горелочном устройстве, заключающийся в перемешивании выходящего из топливной форсунки распыленного топлива с дутьевым воздухом путем организации вихреобразования и струйно-стабилизаторных течений с помощью конфузорно-диффузорного насадка и конусного стабилизатора горения, отличающийся тем, что дополнительно производят закрутку основного потока дутьевого воздуха в аксиальном лопаточном завихрителе, причем закрученный воздушный поток перед подачей в конфузорно-диффузорный насадок формируется в тонкостенном полом цилиндре.

РИСУНКИ

Рисунок 1