Інжекційно-дифузійний пальник

1. Інжекційно-дифузійний пальник, який містить розташовані уздовж його подовжньої осі первинну та щонайменше одну додаткову тороподібні змішувальні камери з крізними інжекційними каналами, вхідний інжектор і дифузорне сопло, установлені відповідно на вході первинної та на виході останньої з додаткових змішувальних камер, і щонайменше один проміжний інжектор, кожний з яких має співвідношення вхідного діаметра до його висоти, яке дорівнює 1:2,5, і розташований між сусі 3 12365 4 рним соплом у навколишнє середовище, створюТаким чином, цей пальник також не забезпеючи оптимальні умови роботи в діапазоні тисків чує необхідної швидкості спалювання палива, при 0,05-3атм. якій можливим є подальше розширення діапазону Недоліком пальника є низька потужність збуртеплових потужностей. ного діяння, а саме акустичного поля, на елеменВ основу корисної моделі поставлена задача тарні частинки паливної суміші в зоні горіння фастворення такої конструкції інжекційнокела. Це пояснюється як низькою потужністю дифузійного пальника, у якій за рахунок уведення генерованого, так і втратами потужності випроміпідсилювача досягається підвищення збурного нюваного акустичного поля пальника. Указані діяння на елементарні частинки паливної суміші у втрати пов'язані з тим, що за випромінювач викопросторі горіння факела, що дозволяє підвищити ристовується дифузорне сопло, яке у даному вишвидкість спалювання указаної суміші, тобто западку є рупорною антенною з широкою діаграмою безпечити задану повноту її спалювання при збінаправленості. У результаті відбувається розсіюльшенні тиску потоку палива і, таким чином, розвання потужності акустичного поля у широкому ширити діапазон теплових потужностей. діапазоні, а отже. зниження густини енергії звукоПоставлена задача досягається тим, що відових коливань, зокрема у просторі горіння факела. мий інжекційно-дифузійний пальник, який містить Таким чином, цей пальник має швидкість спалюрозташовані уздовж його подовжньої осі первинну вання паливної суміші, яка є недостатньою для та щонайменше одну додаткову тороподібні змірозширення діапазону теплових потужностей шувальні камери з крізними інжекційними каналашляхом підвищення тиску палива. ми, вхідний інжектор і дифузорне сопло, установНайбільш близьким до корисної моделі, яка лені відповідно на вході первинної та на виході заявляється, за технічною суттю і результатом, що останньої з додаткових змішувальних камер, і щодосягається, є інжекційно-дифузійний пальник, найменше один проміжний інжектор, кожний з який який містить розташовані уздовж його подовжньої має співвідношення вхідного діаметра до його виосі первинну та щонайменше одну додаткову тосоти, яке дорівнює 1:2,5, і розташований між сусіроподібні змішувальні камери з крізними інжекційдніми змішувальними камерами, причому кожна ними каналами, вхідний інжектор і дифузорне сопзмішувальна камера має у поперечному перерізі ло, встановлені відповідно на вході первинної та форму еліпса, мала вісь якого нахилена до її пона виході останньої з додаткових змішувальних довжньої осі, а співвідношення розмірів відповідкамер, і щонайменше один проміжний інжектор,, них осей: еліпсів сусідніх змішувальних камер кожний з який має співвідношення вхідного діамескладає 1:1,5, згідно з корисною моделлю, він обтра до його висоти, яке дорівнює 1:2,5, і розташоладнаний встановленим на виході дифузорного ваний між сусідніми змішувальними камерами. сопла підсилювачем. Кожна змішувальна камера має у поперечному Підсилювач може бути виконаний у вигляді перерізі форму еліпса, мала вісь якого нахилена порожнистого циліндра, діаметр якого менший за до її подовжньої осі. Співвідношення розмірів відйого довжину і рівний вихідному діаметру дифузоповідних осей еліпсів сусідніх змішувальних камер рного сопла. складає 1:1,5. Порожнистий циліндр і дифузорне сопло моУ переважному варіанті виконання на внутріжуть бути обладнані крізними інжекційними канашній поверхні змішувальних камер виконано розлами. ташовані хаотично горбинки шорсткості, на внутКрізні інжекційні канали дифузорного сопла рішній поверхні вхідного інжектора - гвинтову можуть бути розташовані по спіралі. нарізку, а на внутрішній поверхні дифузорного соПричинно-наслідковий зв'язок між суттєвими пла встановлено завихрювачі, виконані, наприознаками корисної моделі і результатом, що досяклад, у вигляді лопаток. Крізні інжекційні канали і гається, полягає у наступному. лопатки розташовані по спіралі [д.п. УкраїниУведення підсилювача, встановленого на ви№53343, кл, F23D14/62, 2003p.]. ході дифузорного сопла, забезпечує підвищення Даний пальник за рахунок уведення додаткопотужності збурного діяння, наприклад, акустичнової тороподібної змішувальної камери, усередині го поля, на елементарні частинки паливної суміші якої відбувається додаткова турбулізація паливної у просторі горіння факела. суміші та генеруються додаткові звукові коливанВиконання підсилювача у вигляді порожнистоня, що резонують з первинними звуковими колиго циліндра. діаметр якого менший за його довживаннями, дозволяє підвищити потужність резульну, дозволяє сформувати вузько направлене витуючого акустичного поля, що позитивно впливає промінювання акустичного поля пальника на процеси сумішоутворення та горіння, забезпебезпосередньо у простір горіння факела. у резульчуючи діапазон тисків палива 0,02-4,8атм. і теплотаті чого знижуються втрати потужності та підвивих потужностей 70кВт-20МВт. щується густина енергії звукових коливань, а отже Однак, підвищення потужності результуючого й потужність акустичного поля у вказаному просакустичного поля є недостатнім для відчутного торі. При цьому за рахунок відповідності діаметра підвищення потужності збурного діяння на елемепорожнистого циліндра вихідному діаметру дифунтарні частинки паливної суміші у просторі горіння зорного сопла забезпечується узгодження хвильофакела. Це пояснюється втратами потужності вивих опорів, яке виключає можливість втрати потупромінювання акустичного поля, які, як і у випадку, жності акустичного поля пальника. описаному вище, пов'язані з розсіюванням випроУ результаті досягається підсилення інтенсивмінюваної потужності у широкому діапазоні. ності молекулярного руху елементарних частинок у просторі горіння факела і, таким чином, підви 5 12365 6 щення швидкості, а отже й повноти спалювання Потік газу (рідкого або газоподібного), наприпаливної суміші при підвищенні тиску палива до клад, природного газу, під тиском 0,02-5,8атм. по5,8атм., що дозволяє розширити діапазон теплодається у вхідний інжектор 4, де завдяки наявності вих потужностей пальника до 38МВт. гвинтової нарізки відбувається попереднє закручуВиконання порожнистого циліндра і дифузорвання ламінарного потоку палива, що поступає у ного сопла з крізними інжекційними каналами запервинну змішувальну камеру 1, у якій здійснюєтьбезпечує підсос вторинного повітря» що підвищує ся первинне закручування указаного потоку і, за повноту спалювання паливної суміші, знижуючи рахунок виникаючого розрідження, підсос повітря токсичні викиди в атмосферу, через інжекційні канали 3, У змішувальній камері 1 Розміщення указаних каналів дифузорного соу результаті турбулентної дифузії утворюється пла по спіралі сприяє додатковому закручуванню паливна суміш, яка, витікаючи через зріз 13 проміпотоку паливної суміші, ще більше підвищуючи жного інжектора 6 та взаємодіючи з його гострою ефективність її турбулентного горіння. кромкою 15, генерує звукові коливання, обумовлеДодатковою перевагою пропонованого варіанні пульсаціями тиску отриманої суміші. Ці пульсації та виконання є те, що підсилювач, виконаний у виникають внаслідок тертя паливної суміші при вигляді порожнистого циліндра з крізними інжекзмінюванні по траєкторії її закручування лінійних ційними каналами., одночасно є і стабілізатором, швидкостей, напрямків та об'ємів, утворюваних попереджуючи відрив та втягування факела відпогорбинками шорсткості 8, а також за рахунок від'євідно при підвищенні і зниженні тиску палива. днаного пульсуючого стрибка її згущування, виСуть корисної моделі пояснюється Фіг., на якій кликаного взаємодією з гострою кромкою 15- Витіпредставлено подовжній переріз пропонованого каючи з проміжного інжектора 6 турбулентний пальника. потік паливної суміші потрапляє у додаткову зміІнжекційно-дифузійний пальник містить розташувальну камеру 2, у якій здійснюється його додашовані уздовж його подовжньої осі первинну і, ткове закручування і, за рахунок виникаючого рознаприклад, одну додаткову тороподібні змішуварідження, додатковий підсос повітря через льні камери 1 і 2 з крізними інжекційними каналами інжекційні канали 3. У змішувальній камері 2 проті3, вхідний інжектор 4 і дифузорне сопло 5, устанокають процеси, аналогічні процесам, що протікавлені відповідно на вході первинної та на виході ють у змішувальній камері 1, але більш інтенсивно, додаткової змішувальних камер 1 і 2, наприклад, оскільки паливна суміш уже отримала первинне один проміжний інжектор 6, який має співвіднозбурення. При цьому акустичні поля змішувальних шення вхідного діаметра до його висоти, яке дорікамер 1 і 2 накладаються одне на одне, створюювнює 1:2,5, і розташований між сусідніми змішувачи резонуючий ефект та підвищуючи результуючу льними камерами 1 і 2, та встановлений на виході потужність акустичного поля, унаслідок чого інтендифузорного сопла 5 підсилювач, виконаний, насифікується процес формування однорідного тонприклад, у вигляді порожнистого циліндра 7, діакодисперсного турбулентного потоку паливної суметр якого менший за його довжину і відповідає міші. Цей потік, проходячи через дифузорне сопло вихідному діаметру дифузорного сопла 5. 5, додатково закручується лопатками 10 та струКожна змішувальна камера 1 і 2 має у попеременями вторинного повітря, яке підсмоктується чному перерізі форму еліпса, мала вісь якого начерез інжекційні канали 12, що додатково підвихилена до її подовжньої осі. Співвідношення розщує якість сумішоутворення, Отримана паливна мірів відповідних осей еліпсів сусідніх суміш поступає у порожнистий: циліндр 7, де відзмішувальних камер 1 і 2 складає 1:1,5. бувається формування вузько направленого виУ пропонованому варіанті виконання на внутпромінювання акустичного поля пальника уздовж рішній поверхні змішувальних камер 1 і 2 виконані його подовжньої осі, а отже випромінювання звурозташовані хаотично горбинки шорсткості 8, на кових коливань безпосередньо у простір горіння внутрішній поверхні вхідного інжектора 4 - гвинтофакела. При цьому здійснюється додатковий підва нарізка 9, а на внутрішній поверхні дифузорного сос вторинного повітря через крізні інжекційні касопла 5 встановлені завихрювачі 9, виконані, нанали 11, забезпечуючи підвищення якості сумішоприклад, у вигляді лопаток 10. Крізні інжекційні утворення. Наявність інжекційних каналів 11 канали 3 та лопатки 10 розташовані по спіралі. додатково дозволяє підвищити стабільність проУ переважному варіанті виконання порожнисцесу горіння, виключаючи можливість відриву фатий циліндр 7 та дифузорне сопло 5 обладнані кела при підвищенні тиску та його втягування при крізними інжекційними каналами 11 і 12 відповідзниженні тиску потоку палива. но, причому останні розташовані по спіралі. Лабораторні випробування макета пропоноваУ всіх варіантах виконання вхідні зрізи 13 і 14 ного пальника підтвердили ефективність проміжного інжектора 6 та дифузорного сопла 5 фоpмyвaння турбулентної тонко дисперсної палиутворюють при перетинанні з ділянками еліпсів вної суміші та її турбулентного спалювання у вузьзмішувальних камер 1 і 2 гострі кромки 15 і 16 відко направленому потоці випромінюваних звукових повідно. коливань в діапазоні теплових потужностей 70кВтІнжекційно-дифузійний пальник функціонує 38МВт. наступним чином. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 12365 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601