Камера згоряння

Корисна модель відноситься до теплотехніки та може бути використана для спалювання природного газу та інших вуглеводневих газів для отримання високотемпературного теплоносія. Відома камера згоряння, що містить встановлену в корпусі з утворенням повітряного каналу жарову тр убу і розташований на торцевій стінці останньої пальник, підключений до магістралі теплоповітряної суміші. Пальник виконаний у вигляді втулки з центральним каналом, що має, принаймні, дві циліндричні ділянки, діаметр яких збільшується у напрямку течії, перша ділянка сполучена тангенціальними отворами в стінках втулки з магістраллю, а решта - з кільцевим каналом [див. Авт.свід. СРСР №663974, кл. МКВ F23R1/02]. Недоліком відомої камери згоряння є розділення потоку повітря на охолоджуючий і повітря, що йде на утворення паливоповітряної суміші, що на змінних режимах ускладнює управління процесом горіння, з огляду на необхідність зміни витрати повітря, яке йде на утворення паливоповітряної суміші і витрату палива, що визначає режим роботи камери. Найбільш близьким технічним рішенням до корисної моделі, що пропонується, є камера згоряння, що містить корпус з патрубком підведення повітря та встановлену з кільцевим зазором жарову тр убу, що має пальник з завихрювачем і трубку для подачі палива, та змішувальну камеру, при цьому, навколо пальника додатково розташований кільцевий паливний колектор з радіальними роздавальними отворами, сполученими із кільцевим зазором між корпусом і жаровою трубою, а трубка для подачі палива має в зоні змішувальної камери радіальні отвори [див. Авт. свід. СРСР №1282643, МКВ F23R3/00, 1985р.]. Відома камера за найближчим аналогом спрощує управління процесом горіння в камері згорання. Проте, недоліком цієї камери згоряння є недостатня надійність внаслідок високих значень абсолютних температур і градієнтів температур вздовж вісі та по довжині кола жарової труби в найбільш теплонапруженій ділянці (вихідне сопло), що призводить до суттєвих внутрішніх напружень металу жарової труби, аж до її деформації, тобто ви ходу з ладу камери згорання. Задачею корисної моделі є підвищення надійності камери згоряння за рахунок зниження значень абсолютних температур і градієнтів температур вздовж осі і по довжині кола жарової труби в найбільш теплонапруженій ділянці. Ця задача вирішується тим, що відома камера згоряння містить корпус з патрубком підведення повітря, вихідне сопло, та встановлену з кільцевим зазором жарову трубу, що має пальник, навколо якого розташований кільцевий паливний колектор із роздавальними отворами, завихрювачем та трубкою для подачі палива, і змішувальну камеру, згідно корисної моделі, додатково містить вузол водяного охолодження, розміщений навколо вихідного сопла камери згоряння, другий патрубок підведення повітря, причому, обидва патрубки розміщені тангенціальне до повітряного кільцевого зазору і діаметрально протилежно назустріч один одному. Сукупність суттєви х ознак, що заявляється, необхідна та достатня для вирішення поставленої задачі. Завдяки розміщенню навколо вихідного сопла, що є найбільш напруженою ділянкою камери згоряння, вузла водяного охолодження та введення другого патрубка підведення повітря, розміщеного назустріч першому патрубку, та встановленню обох патрубків тангенціальне до повітряного кільцевого зазору та діаметрально протилежно один одному, здійснюється зниження значень абсолютних температур вздовж осі і по довжині кола жарової труби в найбільш теплонапруженій ділянці, що підвищує надійність камери згоряння. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1, 2 - поданий загальний вигляд камери згоряння; на Фіг.3 - подана крива розподілу температур стінки жарової труби по довжині камери (за найближчим аналогом); на Фіг.4 - подана схема підведення повітря у камеру згоряння (1 - за найближчим аналогом, 2 - за корисною моделлю, що пропонується); на Фіг.5 - подані криві розподілу температур по довжині кола жарової труби у місці розташування патрубків підведення повітря (1 - за найближчим аналогом, 2 - за корисною моделлю, що пропонується); на Фіг.6 - подані криві розподілу температури стінки жарової труби у найбільш теплонапруженій ділянці жарової труби (1 - за найближчим аналогом, 2 - подвійне тангенціальне підведення повітря, 3 - підведення води на охолодження та повітря, як за найближчим аналогом, 4 - сумарна дія повітря і води за корисною моделлю, що пропонується). Камера згоряння, що подана на Фіг.1, містить корпус 1 з патрубком 2 підведення повітря та встановлену з кільцевим зазором 3 жарову тр убу 4, що містить пальник 5 із завихрювачем 6 та трубку 7 для подачі палива. Камера згоряння містить також змішувальну камеру 8. Навколо пальника 5 розташований паливний кільцевий колектор 9 із роздавальними отворами 10, сполученими із кільцевим зазором 3. Трубка для подачі палива 7 має в зоні змішувальної камери 8 отвори 11. Трубка для подачі палива 7 підключена до джерела палива патрубком 12, а паливний кільцевий колектор 9 патрубком 13. Камера згоряння містить дві свічки 14 та вузол водяного охолодження 15, з патрубками для подачі та відведення води 16. Камера згоряння працює наступним чином. Спочатку подають через патрубок 16 охолоджуючу воду у вузол водяного охолодження 15, потім через патрубки 2 подають під тиском повітря у кільцевій зазор 3. Паливо під тиском подають через патрубок 13 у паливний колектор 9 і через отвори 10 у ви хідну ділянку кільцевого зазору 3. У змішувальній камері 8 відбувається змішування палива з повітрям, паливоповітряна суміш, що утворилася, поступає в пальник 5, де за допомогою завихрювача 6 створюється певна газодинамічна структура течії попередньо перемішаної паливної суміші, яку подають всередину жарової труби 4 на спалювання. Підпалювання суміші здійснюють за допомогою свічок 14. На запуску та на режимах по витраті нижче номінального паливо подають через патрубок 12 в трубку 7. При цьому частину палива подають всередину жарової труби 4, а іншу частину через отвори 11 подають у змішувальну камеру 8. При виході на номінальний режим роботи витрата палива через трубку для подачі палива 7 зменшують і пропорційно збільшують витрату палива через паливний колектор 9 на попереднє змішування з повітрям. На номінальному режимі все паливо, що подається у камеру згоряння, попередньо змішують з повітрям. Розміщення двох патрубків 2 тангенціально до повітряного кільцевого зазору і діаметрально протилежно назустріч один одному та вузла 15 водяного охолодження у найбільш теплонапруженій ділянці жарової труби підвищує надійність роботи камери. Подвійне тангенціальне підведення повітря у поєднанні із водяним охолодженням вихідної ділянки жарової труби забезпечує найбільш надійну роботу камери згоряння не тільки за рахунок зниження абсолютних значень температур стінки жарової труби, але й за рахунок більш рівномірного розподілу температур як по довжині жарової труби, так і по довжині кола (див. Фіг.4). За найближчим аналогом повітря подавали у вигляді потоку, що набігає, в точці В вихідного сопла (див. Фіг.3), що призводило до виникнення позитивного градієнту температур у діаметрально протилежній точці А (див. Фіг.3). Додаткова подача холодоагенту з більшою теплоємкістю (вода) сприяє зниженню перепаду температур між стінкою жарової труби і потоком повітря, яке подається на охолодження. Внаслідок того, що теплообмінні процеси описуються нелінійними залежностями, ефект більш рівномірного охолодження, що досягається, не є простою арифметичною сумою ефектів охолодження водою і повітрям (див. Фіг.5). Технічне рішення згідно корисної моделі дозволяє різко знизити можливість деформації металу і зварних швів, що збільшує надійність роботи і термін служби камери згоряння. Корисна модель, що пропонується, може знайти широке застосування для спалювання природного газу та інших вуглеводневих газів для отримання високотемпературного теплоносія.