Повітронагрівник з верхнім обігрівом

Реферат: Пропонується повітронагрівник з верхнім обігрівом, що включає в себе пальник і канал пальника, здатний стабілізувати точку запалювання в бажаному положенні всередині даного каналу пальника і придушувати виникнення явища мерехтіння, так що досягається висока ефективність згоряння. Повітронагрівник 10 з верхнім обігрівом включає в себе насадкову камеру 4 і камеру згоряння 3, яка включає в себе пальникову систему і розташована над насадною камерою 4. Пальникова система включає в себе: пальник 1, обладнаний трубою 1с паливного газу і трубами lb, Id повітря для згоряння; і канал 2 пальника, що сполучається з виходом 1а пальника 1, де канал 2 пальника сполучається з камерою 3 згоряння через вихід 2b каналу пальника, де ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом, де прохідний переріз D1 каналу 2 пальника збільшений, забезпечена в секції від середини каналу 2 пальника до виходу 2b каналу пальника, так що вихровий потік ВП змішаного газу ЗГ, що тече в камеру 3 згоряння через канал 2 пальника, утворюється в ділянці 2с зі збільшеним прохідним перерізом. UA 107158 C2 (12) UA 107158 C2 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки, до якої належить винахід Даний винахід стосується повітронагрівника з верхнім обігрівом, що має відмітну пальникову систему. Рівень техніки Регенеративні повітронагрівники, які генерують гаряче дуття шляхом циркуляції повітря в насадну камеру, що має запасене в ній тепло, і подають дане гаряче дуття в піч з дуттям, включають в себе повітронагрівник внутрішнього згоряння, що має камеру згоряння і насадну камеру, забезпечені в одній циліндричній оболонці, і повітронагрівник зовнішнього згоряння, що має камеру згоряння і насадну камеру, забезпечені в окремих циліндричних оболонках, так що обидві камери сполучаються одна з одною біля одного кінця обох оболонок. Як регенеративний повітронагрівник, який може бути зроблений з меншими витратами на обладнання, ніж повітронагрівник зовнішнього згоряння, зберігаючи продуктивність, порівнянну з повітронагрівником зовнішнього згоряння, в патентному документі 1 розкривається повітронагрівник з верхнім обігрівом, що має камеру згоряння, яка з'єднується з пальником, забезпеченим вище насадної камери. Тепер, з посиланням на схематичне зображення на фігурі 7, буде змальована структура звичайного повітронагрівника з верхнім обігрівом. Як показано на кресленні, звичайний повітронагрівник з верхнім обігрівом F має камеру згоряння N, розташовану вище насадної камери Т. В так званій операції згоряння змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальника В в камеру згоряння N (напрямок X1), запалюється і згоряє в процесі проходження крізь канал BD пальника, і тече в камеру згоряння N у вигляді високотемпературного газу згоряння. Множина каналів DB пальника забезпечується для камери згоряння N, якщо дивитися в двох вимірюваннях. Високотемпературний газ згоряння тече вниз, закручуючись всередині камери згоряння з великим радіусом обертання. Доки газ згоряння тече вниз в насадній камері Τ (напрямок Х2), тепло даного газу запасається в насадній камері Т, і газ згоряння, який пройшов крізь насадну камеру Т, випускається через газовий канал Е. Відмітимо, що в даному описі пальник В і канал BD пальника разом називаються пальниковою системою. У так званій операції повітряного дуття для подачі гарячого дуття в непоказану піч з дуттям, запірний клапан V всередині каналу BD пальника встановлюють закритим, так що повітря з приблизно 150 °C, наприклад, подають в насадну камеру Τ через повітродувну трубу S. В процесі проходження вгору всередині насадної камери Τ повітря перетворюється в гаряче дуття з приблизно 1200 °C, наприклад, і це гаряче дуття подається в піч з дуттям по трубі гарячого повітря Η (напрямок ХЗ). Поліпшення ефективності згоряння пальників, встановлених на повітронагрівнику з верхнім обігрівом, є однією з важливих задач в даній галузі техніки. Щоб досягнути поліпшення ефективності згоряння, відомо, що дуже важливо не тільки готувати змішаний газ, що містить достатню кількість змішаного паливного газу і повітря для згоряння, але також стабілізувати точку запалювання. Також відомо, що без стабілізованої точки запалювання точка запалювання флуктує всередині каналу пальника або камери згоряння, що спричиняє коливальне згоряння. Щоб стабілізувати точку запалювання, патентний документ 2 розкриває газовий пальник для повітронагрівника, що має кільцевий виступ, забезпечений між пальником і портом пальника (каналом пальника) для стабілізації положення запалювання шляхом використання зони навколо даної проекції як точки запалювання. Структура газового пальника цього повітронагрівника змодельована на фігурі 8. Як показано на кресленні, паливний газ і повітря для згоряння, що подається через пальник В, змішуються всередині пальника В або каналу BD пальника, утворюючи змішаний газ. Кільцевий виступ R забезпечений в середньому положенні всередині каналу BD пальника, і прохідний переріз каналу BD пальника звужується за рахунок цього виступу R. З цього випливає, що канал BD пальника має простір BD1 вище по ходу і простір BD2 нижче по ходу на бічній стороні камери N згоряння, розділені виступом R в напрямку потоку газу. Оскільки кільцевий виступ R забезпечується таким чином всередині каналу BD пальника, звужуючи прохідний переріз, зона навколо виступу R має тенденцію служити як точка запалювання, і тому, так звана, ділянка стабілізації полум'я утворюється в цій зоні. Крім того, виступ R генерує турбулентність газу, що додатково сприяє змішуванню паливного газу і повітря для згоряння. Коли виступ R, показаний на кресленні, забезпечений в середньому положенні в каналі BD пальника, утворюючи ділянку стабілізації полум'я, виступ R для звужування прохідного перерізу повинен бути присутнім нижче по ходу від простору BD1 вище по ходу. Відповідно, якщо вогонь запалюється всередині простору BD1 вище по ходу, газ всередині простору BD1 вище по ходу нагрівається і його об'єм швидко збільшується. Внаслідок цього швидкого збільшення об'єму 1 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 газу тиск всередині простору BD1 вище по ходу збільшується, що перешкоджає подачі паливного газу і повітря для згоряння з пальника В і приводить до проблеми загасання. Коли подача газу ускладнюється і, тим самим, виникає загасання, тиск всередині простору BD1 вище по ходу падає. У результаті, ускладнена подача паливного газу і повітря для згоряння поновлюється, і вогонь знов запалюється. Таким чином, забезпечення виступу R в середньому положенні всередині каналу BD пальника спричиняє так зване "явище мерехтіння", що включає в себе повторюване запалювання і загасання, що створює нову проблему, яка вимагає рішення. Список цитування Патентна література Патентний документ 1: JP патентна публікація (Kokoku) № 48-4284 В (1973) Патентний документ 2: JP патентна публікація (Кокаі) №52-89502 А (1977) Суть винаходу Технічна проблема Даний винахід був зроблений в зв'язку з вищезгаданими проблемами, і метою даного винаходу є забезпечити повітронагрівник з верхнім обігрівом, що включає в себе пальникову систему, здатну стабілізувати точку запалювання в бажаному положенні всередині каналу пальника і придушувати виникнення явища мерехтіння, щоб досягнути високої ефективності згоряння. Розв'язання проблеми Щоб досягнути вищезгаданої мети, повітронагрівник з верхнім обігрівом згідно з даним винаходом включає в себе: насадну камеру, що включає в себе повітродувну трубу для прийому подачі повітря для гарячого дуття; і камеру згоряння, яка включає в себе трубу гарячого дуття і пальникову систему для подачі гарячого дуття в піч з дуттям, яка розташована над насадною камерою, де насадна камера нагрівається шляхом згоряння змішаного газу, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальникової системи в камеру згоряння, і гаряче дуття, яке генерується, коли повітря для гарячого дуття проходить через насадну камеру, подається в піч з дуттям через трубу гарячого дуття, де пальникова система включає в себе: пальник, забезпечений трубою паливного газу і трубою повітря для згоряння; і канал пальника, що сполучається з виходом пальника, де даний канал пальника сполучається з камерою згоряння через вихід каналу пальника, де ділянка зі збільшеним прохідним перерізом, де прохідний переріз каналу пальника збільшений, забезпечується в секції від середини каналу пальника до виходу каналу пальника, так що вихровий потік змішаного газу, що тече в камеру згоряння через канал пальника, утворюється в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом. У повітронагрівнику з верхнім обігрівом даного винаходу зроблені модифікації в каналі пальника, що складає пальникову систему даного повітронагрівника з верхнім обігрівом. Крім того, повітронагрівник з верхнім обігрівом має відмітну ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, де прохідний переріз каналу пальника збільшений в секції від середини каналу пальника до виходу каналу пальника, який сполучається з камерою згоряння. Коли змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, тече через ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, в ньому генерується вихровий потік. Оскільки даний вихровий потік засмоктує з високотемпературної атмосфери всередині сусідньої камери згоряння, ділянка зі збільшеним прохідним перерізом підтримується при високій температурі, так що ділянка зі збільшеним прохідним перерізом виконує функцію ділянки стабілізації полум'я, де може бути утворена точка стабілізованого запалювання. Потрібно помітити, що вихровий потік, утворений в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом, включає в себе не тільки вихровий потік змішаного газу, але також вихровий потік газу згоряння, утвореного змішаним газом, запаленим в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом. Оскільки ділянка зі збільшеним прохідним перерізом повернена до камери згоряння, ділянка зі звуженим прохідним перерізом не присутня в газовому потоці нижче по ходу, як у випадку звичайної технології, і тому явище мерехтіння, що включає в себе повторюване загасання і запалювання, не відбувається. Додатково, оскільки ділянка зі збільшеним прохідним перерізом служить як ділянка стабілізації полум'я, як описано вище, ділянка зі збільшеним прохідним перерізом може контролювати точку стабільного запалювання. Оскільки дана структура каналу пальника здійснюється шляхом дуже простої модифікації структури з розширенням тільки частини прохідного перерізу, вона не включає в себе збільшення витрат на виготовлення. 2 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Відмітимо, що паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальника, можуть перетворюватися в змішаний газ всередині пальника (так званий тип попереднього змішування) або можуть перетворюватися в змішаний газ після втікання в канал пальника (так зване форсункове змішування). Наприклад, в конфігурації, де пальник має концентричну багатотрубну структуру з трьома отворами, і паливний газ і повітря для згоряння проходять через відповідні трубопроводи, відповідні трубопроводи можуть бути нахилені до каналу пальника, і гази в них можуть змішуватися після втікання в канал пальника, або відповідні трубопроводи можуть мати пластини, які скручуються, забезпечені в них, і спіральні газові потоки, утворені всередині трубопроводів, можуть перетворюватися в змішаний газ всередині пальника або каналу пальника. Крім того, в каналі пальника ділянка зі звуженим прохідним перерізом, де прохідний переріз каналу пальника зменшений, може бути забезпечений поблизу виходу пальника, і змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, може бути утворений в цій ділянці зі звуженим прохідним перерізом. У цьому варіанті здійснення канал пальника має ділянку зі звуженим прохідним перерізом, забезпечену поблизу виходу пальника, тобто в положенні, віддаленому від камери згоряння, в каналі згоряння так, щоб досягати додаткового сприяння змішуванню паливного газу і повітря для згоряння. Варіанти здійснення ділянки зі звуженим прохідним перерізом включають в себе кільцевий виступ, як видно в звичайній технології. З точки зору збільшення здатності змішування газу, застосовний кільцевий виступ або подібний може бути організований так, що мати внутрішній порожнистий діаметр, поступово зменшуваний від сторони пальника до сторони камери згоряння. Вираз "поблизу виходу пальника" застосовується тут, щоб вказувати на положення виходу пальника і випадкове положення, ближче до сторони пальника, ніж запірний клапан, забезпечений в середині каналу пальника, і виключити положення, ближчі до камери згоряння, як в звичайній технології. Коли ділянка зі звуженим прохідним перерізом забезпечена поблизу виходу пальника, вогонь не буде запалюватися на стороні вище по ходу від ділянки зі звуженим прохідним перерізом, і тому явище мерехтіння не буде відбуватися. Згідно з каналом пальника цього варіанта здійснення, змішування паливного газу і повітря для згоряння додатково полегшується в ділянці зі звуженим прохідним перерізом. У результаті, достатньо змішаний газ вводиться в ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, що служить як ділянка стабілізації полум'я, де даний газ запалюється і згоряє. У переважному варіанті здійснення довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом до виходу каналу пальника знаходиться в інтервалі від 0,3 D до 1,4 D, де D означає діаметр каналу пальника. Винахідники даного винаходу виконали експеримент, щоб порівняти ефективність згоряння в пальниковій системі звичайної структури і в пальниковій системі,яка становить повітронагрівник з верхнім обігрівом даного винаходу. Конкретніше, рівень ефективності згоряння визначається як кількість газоподібного СО, який не згорів. Кількість газоподібного СО, який не згорів, в кожному модельному експерименті вимірювали, використовуючи як параметр довжину ділянки зі збільшеним прохідним перерізом, яка є відмітною структурою каналу пальника, яка становить повітронагрівник даного винаходу, тобто довжину ділянки зі збільшеним прохідним перерізом до виходу каналу пальника. В результаті даного експерименту було показано, що кількість (частка) СО, який не згорів, зменшувалася більше усього, коли довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом до виходу каналу пальника була в інтервалі від 0,3 D до 1,4 D, де D означає діаметр каналу пальника. Вищезгаданий експериментальний результат наведений для встановлення інтервалу довжини ділянки зі збільшеним прохідним перерізом, яка забезпечує оптимальну величину ефективності згоряння. Винахідники даного винаходу вважають, що довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом, встановлена в цьому експерименті, є оптимальною довжиною з тих точок зору, що при довжині ділянки зі збільшеним прохідним перерізом більше ніж 1,4 D стабілізація полум'я в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом може погіршуватися, приводячи до погіршення стабільності положення запалювання, і що при довжині ділянки зі збільшеним прохідним перерізом менше ніж 0,3 D газ згоряння, який закручується з великим радіусом обертання всередині камери згоряння, може досягати внутрішньої зони ділянки зі збільшеним прохідним перерізом у вигляді бічного вітру, що спричиняє загасання. Переважні ефекти винаходу 3 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно з повітронагрівником з верхнім обігрівом даного винаходу, як зрозуміло з вищенаведеного опису, канал пальника, що складає пальникову систему, яка є складовим елементом повітронагрівника з верхнім обігрівом, має ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, зі збільшеним прохідним перерізом, забезпеченим в секції від середини каналу пальника до виходу каналу пальника, який сполучається з камерою згоряння. Відповідно, коли змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, тече крізь ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, в ньому виникає вихровий потік. Оскільки даний вихровий потік засмоктує високотемпературну атмосферу всередині сусідньої камери згоряння, ділянка зі збільшеним прохідним перерізом підтримується при високій температурі, що дозволяє стабілізувати точку запалювання в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом як ділянці стабілізації полум'я і придушувати явище мерехтіння, так що ефективність згоряння може збільшуватися. Короткий опис креслень Фігура 1 являє собою схематичне зображення, що показує повітронагрівник з верхнім обігрівом даного винаходу, на якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття показані разом. Фігура 2 являє собою вигляд в розрізі, зробленому вздовж стрілочної лінії II-II на фігурі 1. Фігура 3 являє собою вигляд в розрізі, виконаному вздовж стрілочної лінії III-III на фігурі 1, що показує потоки газу згоряння в камері згоряння. Фігура 4 являє собою подовжній вигляд в розрізі, що показує один варіант здійснення каналу пальника. Фігура 5 являє собою подовжній вигляд в розрізі, що показує інший варіант здійснення каналу пальника. Фігура 6 являє собою графік, що показує експериментальний результат, що стосується співвідношення між довжиною ділянки зі збільшеним прохідним перерізом каналу пальника і кількістю CO, який не згорів. Фігура 7 являє собою схематичне зображення, що показує один варіант здійснення звичайного повітронагрівника з верхнім обігрівом, на якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття показані разом. Фігура 8 являє собою схематичне зображення, що показує звичайну структуру каналу пальника. Опис варіантів здійснення Далі буде даний опис варіантів здійснення повітронагрівника з верхнім обігрівом даного винаходу з посиланням на креслення. Фігура 1 являє собою схематичне зображення, що показує один варіант здійснення повітронагрівника з верхнім обігрівом даного винаходу, в якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття зображені разом. Фігура 2 являє собою вигляд в розрізі, зробленому вздовж стрілочної лінії ІІ-ІІ на фігурі 1. Фігура 3 являє собою вигляд в розрізі, зроблений вздовж стрілочної лінії III-III на фігурі 1, що показує потоки газу згоряння в камері згоряння. Фігура 4 являє собою подовжній вигляд в розрізі одного варіанта здійснення каналу пальника. У повітронагрівнику 10 з верхнім обігрівом, показаному на фігурі 1, камера 3 згоряння розташована над насадною камерою 4. Змішаний газ, що включає паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальника 1 (напрямок XI), запалюється і згоряє в процесі проходження через канал 2 пальника, і тече в камеру 3 згоряння у вигляді високотемпературного газу згоряння. Потрібно помітити, що пальник 1 і канал 2 пальника складають пальникову систему. Як показано на фігурі 3, чотири канали 2 пальника забезпечуються на камері 3 згоряння, якщо дивитися в двох вимірюваннях. Кожний з каналів 2 пальника з'єднаний з камерою 3 згоряння в ексцентричному положенні, так що припливний напрямок газу згоряння в камеру 3 згоряння не проходить через центр О камери 3 згоряння, яка має круглу форму, якщо дивитися в двох вимірюваннях. У результаті, газ згоряння, який втікає в камеру 3 згоряння з кожного з каналів 2 пальника, стикається з газом згоряння, який втікає в камеру 3 згоряння з сусіднього з ним каналу 2 пальника. Таким чином, напрямок потоку кожного газу згоряння змінюється так, щоб утворити великий вихровий потік Х4 газу згоряння в камері 3 згоряння, як показано на кресленнях. Газ згоряння тече вниз в насадну камеру 4, закручуючись, якщо дивитися в двох вимірюваннях, і утворюючи спіральний потік, що спускається в напрямку Х2 на фігурі 1, як видно в подовжньому розрізі. У процесі течії вниз тепло зберігається в насадній камері 4, і газ згоряння, який пройшов через насадну камеру 4, випускається через газовідвідну трубу 7, в якій запірний клапан 7а повинен бути відкритий. У повітронагрівнику з верхнім обігрівом звичайної 4 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 структури вищезгаданому двовимірному скручуванню газу згоряння сприяють з метою прискорення згоряння. У повітронагрівнику 10 з верхнім обігрівом, показаному на кресленні, двовимірне скручування газу згоряння формується, головним чином, для подачі газу згоряння в насадну камеру 4 наскільки можливо рівномірно, і тому камера 3 згоряння може бути зменшена в порівнянні з камерою згоряння у повітронагрівнику звичайної структури. Як показано на фігурі 2, пальник 1 має концентричну структуру з декількома трубопроводами і трьома отворами. Як показано на фігурі 4, центральний трубопровід 1b містить повітря для згоряння А1, яке тече в ньому, середній трубопровід 1с містить паливний газ G, який тече в ньому, а зовнішній трубопровід 1d містить додаткове повітря для згоряння А2, яке тече в ньому. Оскільки відповідні трубопроводи зменшені в діаметрі (нахилені) до каналу 2 пальника, гази у відповідних трубопроводах змішуються один з одним, коли вони течуть в каналі 2 пальника, так що утворюється змішаний газ. Потрібно помітити, що порядок паливного газу і повітря для згоряння, які течуть крізь відповідні трубопроводи, може бути зворотним, або лопать, яка скручує, може бути забезпечена в кожному трубопроводі, щоб генерувати спіральну течію, доки газ тече крізь кожний трубопровід, так що ці спіральні потоки можуть змішуватися всередині каналу пальника. Звертаючись знову до фігури 1, коли гаряче дуття подається в непоказану піч з дуттям, запірний клапан 2а в каналі 2 пальника і газовідвідний клапан 7а в газовідвідній трубі 7 повинні бути закриті, а через повітродувну трубу 6 з відкритим запірним клапаном 6а високотемпературне повітря при приблизно 150 °C, наприклад, подається в насадну камеру 4. В процесі руху вгору в насадній камері 4 високотемпературне повітря перетворюється в гаряче дуття з приблизно 1200 °C, наприклад, і гаряче дуття подається в піч з дуттям (напрямок ХЗ) через трубу гарячого дуття 5 з відкритим запірним клапаном 5 а. Як показано на фігурі 4, канал 2 пальника забезпечений ділянкою 2с зі збільшеним прохідним перерізом (прохідний переріз D2), де прохідний переріз D2 каналу 2 пальника збільшений в секції від його середини до виходу 2b каналу пальника. Вихровий потік ВП утворюється, доки змішаний газ ЗГ, який тече крізь канал 2 пальника до камери 3 згоряння, проходить крізь ділянку 2с зі збільшеним прохідним перерізом. Оскільки вихровий потік ВП засмоктує високотемпературну атмосферу всередині сусідньої камери 3 згоряння (дивись стрілку, що йде від камери 3 згоряння в ділянку 2с зі збільшеним прохідним перерізом на фігурі 4), ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом підтримується при високій температурі. У результаті, ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом служить як ділянка стабілізації полум'я, де утворюється стабілізоване положення точки запалювання. Потрібно помітити, що утворений там вихровий потік ВП містить не тільки змішаний газ, але також газ згоряння, що утворюється при запалюванні змішаного газу ЗГ в ділянці 2с зі збільшеним прохідним перерізом. Як показано на фігурі 4, кути ділянки каналу 2 пальника, які змінюються до ділянки 2с зі збільшеним прохідним перерізом, є скошеними (конічними). Це дозволяє полегшувати генерацію вихрового потоку ВП, а також значно знижувати випадання вогнетривкого матеріалу і подібного в цій зоні в порівнянні з випадком, коли скоси не виконують. Ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом генерує вихровий потік ВΠ змішаного газу ЗГ, засмоктує високотемпературну атмосферу з камери 3 згоряння і утворює ділянку стабілізації полум'я, стабілізуючи, тим самим, точку запалювання. Крім того, ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом не здушує газовий потік нижче по ходу, і тому явище мерехтіння, що включає в себе повторюване запалювання і загасання, не відбувається. Таким чином, зображений канал 2 пальника виконаний шляхом такої простої модифікації структури, як забезпечення ділянки 2с зі збільшеним прохідним перерізом в певній зоні на стороні камери 3 згоряння. Це дозволяє забезпечити канал пальника, здатний гарантувати стабільність запалювання всередині каналу 2 пальника і придушувати явище мерехтіння, так що досягається прекрасне згоряння без збільшення виробничих витрат. Канал 2А пальника, показаний на фігурі 5, організований так, що кільцева ділянка 2d зі звуженим прохідним перерізом, де прохідний переріз каналу 2А пальника знижений, забезпечена поблизу виходу 1а пальника. На кресленні чисельне позначення D3 позначає внутрішній діаметр ділянки 2d зі звуженим прохідним перерізом. Паливний газ G і повітря для згоряння Α1, Α2, які течуть крізь трубопроводи 1b, 1с і 1d, які нахилені від пальника 1 до каналу 2А пальника, змішуються безпосередньо після втікання в канал 2А пальника. Оскільки ділянка 2d зі звуженим прохідним перерізом забезпечена поблизу виходу 1а пальника в каналі 2А пальника, змішування паливного газу G і повітря для згоряння А1, А1 додатково стимулюється. Потім генерується вихровий потік ВП, коли змішаний газ ЗГ, який тече через канал 2А пальника до камери 3 згоряння, проходить крізь ділянку 2с зі збільшеним прохідним перерізом. Оскільки вихровий потік ВП засмоктує високотемпературну 5 UA 107158 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 атмосферу всередині сусідньої камери 3 згоряння (дивись стрілку, що йде від камери 3 згоряння в ділянку 2с зі збільшеним прохідним перерізом на фігурі 5), ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом підтримується при високій температурі. У результаті, ділянка 2с зі збільшеним прохідним перерізом служить як ділянка стабілізації полум'я, де утворюється стабілізоване положення точки запалювання. Хоча зображена ділянка 2d зі звуженим прохідним перерізом знаходиться в місці, злегка віддаленому від виходу 1а пальника, він може знаходитися в місці виходу 1а пальника. Експеримент, що стосується ефективності згоряння в каналі пальника, і його результат Винахідники даного винаходу провели експеримент, щоб порівняти ефективність згоряння в пальниковій системі звичайної структури (порівняльний приклад) і в пальниковій системі, що складає повітронагрівник з верхнім обігрівом даного винаходу (приклад). Експеримент з пальниковою системою, показаною на фігурі 4, намічали, як описано нижче. Тобто, множина типів пальникових систем експериментально виготовляли з довжиною L ділянки зі збільшеним прохідним перерізом в каналі пальника, що змінюється в інтервалі від 0D1 (без ділянки зі збільшеним прохідним перерізом) до 2D1, вимірювали кількість газоподібного CO, який не згорів, у відповідних пальникових системах, і виміряну кількість без ділянки зі збільшеним прохідним перерізом нормували до 1, щоб вказувати відповідні виміряні кількості в пропорції до даної нормалізованої величини. Результати показані на фігурі 6. Як видно з фігури 6, було показано, що кількість газоподібного CO, який не згорів, має тенденцію до зниження, доки довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом не дорівнює 0,3 D1, і досягає точки перегину в цій точці 0,3 D1, де дана величина стає 1/4 від величини без ділянки зі збільшеним прохідним перерізом. Коли довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом стає більшою, дана величина знижується до 1/13 і потім зміщується до збільшення перед тим, як досягнути точки перегину при 1,4 D1, де дана величина стає 1/4 від величини без ділянки зі збільшеним прохідним перерізом. У цьому експерименті було показано, що довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом бажано знаходиться в інтервалі від 0,3 D1 до 1,4 D1 з точки зору здійснення згоряння палива. Винахідники даного винаходу також встановили інші причини, чому бажана довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом в цьому інтервалі. А саме, одержаний інтервал довжини є оптимальним інтервалом на основі того, що, якщо довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом є дуже великою, здійснення стабілізації полум'я в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом може погіршуватися, приводячи до погіршення стабільності положення запалювання, тоді як, якщо довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом є дуже маленькою, газ згоряння, який закручується з великим радіусом обертання всередині камери згоряння, може досягати внутрішнього простору ділянки зі збільшеним прохідним перерізом у вигляді бічного вітру, спричиняючи, тим самим, загасання. Хоча кожний варіант здійснення даного винаходу детально описаний з посиланням на креслення, потрібно розуміти, що конкретна структура не обмежується описаними варіантами здійснення, і тому мається на увазі, що різні модифікації і зміни в конструкції, які знаходяться всередині об'єму і суті даного винаходу, охоплюються їх. Список посилальних позицій 1 - пальник, 1b - центральний трубопровід, 1с - середній трубопровід, Id - зовнішній трубопровід, 1а - вихід пальника, 2, 2А - канал пальника, 2а - запірний клапан, 2b - вихід каналу пальника, 2с - ділянка зі збільшеним прохідним перерізом, 2d - ділянка зі звуженим прохідним перерізом, 3 - камера згоряння, 4 - насадна камера, 5 - повітродувна труба, 6 - труба дуття, 7 газовідвідна труба, 10 - повітронагрівник з верхнім обігрівом, G - паливний газ, Α1, Α2 - повітря для згоряння, ЗГ - змішаний газ, ВП - вихровий потік. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Повітронагрівник з верхнім обігрівом, який містить: насадкову камеру, що включає в себе повітродувну трубу для прийому подачі повітря для гарячого дуття; і камеру згоряння, яка включає в себе трубу гарячого дуття і пальникову систему для подачі гарячого дуття в піч з дуттям, і яка розташована над насадковою камерою, причому вказана насадкова камера виконана з можливістю бути нагрітою за рахунок згоряння змішаного газу, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, яке подається з пальникової системи в камеру згоряння, насадкова камера виконана з можливістю пропускання через себе повітря для гарячого дуття і тим самим генерування гарячого дуття, а труба гарячого дуття виконана з можливістю подачі гарячого дуття у піч з дуттям, причому 6 UA 107158 C2 5 10 15 вказана пальникова система включає в себе: пальник, забезпечений трубою паливного газу і трубою повітря для згоряння; і канал пальника, який сполучається з виходом пальника, причому даний канал пальника сполучається з камерою згоряння через вихід каналу пальника, причому канал пальника має внутрішній діаметр D1 до середини каналу пальника і включає в себе ділянку зі збільшеним прохідним перерізом, де внутрішній діаметр каналу пальника збільшений так, щоб мати внутрішній діаметр D2, забезпечений в секції від середини каналу пальника до виходу каналу пальника, так що вихровий потік змішаного газу, який протікає в камеру згоряння через канал пальника, утворюється в ділянці зі збільшеним прохідним перерізом, причому довжина ділянки зі збільшеним прохідним перерізом до виходу каналу пальника знаходиться в інтервалі від 0,3 D1 до 1,4 D1, де D1 позначає внутрішній діаметр каналу пальника до середини, і причому згадана ділянка із збільшеним прохідним перерізом виконана з можливістю генерування такого вихрового потоку, який засмоктує високотемпературну атмосферу з камери згоряння і утворює ділянку стабілізації полум′я. 2. Повітронагрівник з верхнім обігрівом за пунктом 1, в якому даний канал пальника включає в себе, в місці виходу пальника, ділянку зі звуженим прохідним перерізом, де внутрішній діаметр каналу пальника зменшений, і змішаний газ, який включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, утворюється в даній ділянці зі звуженим прохідним перерізом. 7 UA 107158 C2 8 UA 107158 C2 9 UA 107158 C2 10 UA 107158 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11