Пальник для спалювання газоподібного палива

1. Пальник для спалювання газоподібного палива, який містить газорозподільний циліндричний колектор, розподілений обичайкою на зовнішній та внутрішній відсіки, до кожного з яких підключені газовпускний і факелоутворювальні патрубки, який відрізняється тим, що вихідний торець патрубка, який підводить газ у внутрішньому відсіку, і (або) торці факелоутворювальних патрубків виконані увігнутими/опуклими на глибину або висоту, яка визначається із залежності: h = 0,564VF, де: h - глибина увігнутості або опуклості; F - площа внутрішнього перерізу отвору патрубка. 2. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково обладнаний патрубком подання повітря. 3. Пальник за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що патрубок подання повітря і газовпускний патрубок встановлені з можливістю переміщування один відносно одного. 4. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що у вихідних отворах газовпускних і факелоутворювальних патрубків, або у коренях факелів, встановлені турбулізатори, поперечний переріз яких не перевищує 10 % площі внутрішнього перерізу отворів і які виконані у вигляді пластинок з гвинтовою поверхнею. Корисна модель належить до області використання палива у народному господарстві і може бути використана у будь-якій сфері. Відомий спосіб спалювання палива і пальник для його здійснювання, згідно з яким спалювання палива виконують шляхом подачі палива і окислювача вздовж подовжньої вісі корпуса пальника та утворення паливно окислювального потоку, який зміщують відносно подовжньої вісі та обертають круг неї [1]. Причиною, що звужує технологічні можливості цього способу є відсутність можливості впливати на регулювання факелу у робочому просторі, тому що формування факелу як такого, відбувається до його виходу у робочий простір, тобто до сопла, через яке виходить факел. Окрім того витрати на спосіб порівняно великі тому, що пристрій для спалювання палива, який містить корпус з паливно підвідною трубкою, тангенціальним повітряно підвідним патрубком і вихідним циліндричним сопловим апаратом, додатково містить обичайку, розташовану в зоні повітряно підвідного патрубка і споряджену крильчаткою і валом, розташованим уздовж вісі корпуса в зоні соплового апарата, в якому з похилом розташована додаткова напрямна лопатка, яка жорстко скріплена з валом, додатково звужує технологічні можливості способу. Відомий спосіб спалювання палива і пальник для його здійснювання, який містить змішувач з паливно- і повітряно підвідними патрубками і турбулізатором потоку, основну камеру спалювання, автоматичний пристрій імпульсного змінювання витрат газу і повітря у змішувач, камеру попереднього спалювання, яка виконана у вигляді кільцевого колектора, розташованого по периферії змішувача, а її вихідні сопла розташовані у зоні діфузорної вхідної дільниці основної камери спалювання [2]. Використання цього пальника потребує суттєвого ускладнення опалювальної будови, а імпульсне змінювання витрат газу і повітря у змішувач зумовлює роботу пальника лише наближену до оптимальних умов спалювання палива, які мають фіксовані значення означених витрат. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, за результатом, що досягають, є факельний пальник, який містить газорозподільний СО о 9341 циліндричний колектор, розподілений обичайкою на зовнішній та внутрішній відсіки, до кожного з яких підключена група газовипускних патрубків, розташованих по колу похило до вісі колектора з розміщенням їх вихідних торців в однієї площині, причому в зовнішньому відсіку перед патрубками додатково встановлені поворотні заслінки, а центри вихідних торців патрубків розташовані на одному колі [3], прототип. Недоліком прототипу є необхідність встановлення в зовнішньому відсіку перед патрубками поворотних заслінок для додаткової турбулізації суміші, що суттєво ускладнює конструкцію пальника і знижує надійність його роботи. Окрім цього, згідно з описом прототипу, вихідні торці патрубків пальника розташовані нерухомо відносно отворів (вікон) усмоктування повітря, що додатково звужує технологічні можливості пальника-прототипу ежекторної дії. В основу корисної моделі покладена задача створення конструкції пальника, у якому розміщення нових конструкційних елементів та їх взаємодія дозволять підвищити якість спалювання палива, а також виключити інші недоліки, притаманні прототипу. Для розв'язання поставленої задачі у пальнику для спалювання газоподібного палива, що містить газорозподільний циліндричний колектор, розподілений обичайкою на зовнішній і внутрішній відсіки, до кожного з яких підключена група газовипускних патрубків, з розміщенням їх вихідних торців в однієї площині, відповідно з корисною моделлю, вихідний торець патрубка , який підводить газ у внутрішньому відсіку, і (або) торці патрубків, які виводять факели паливо окисної суміші у робочий простір нагрівальної установки, виконані увігнутоопуклими на глибину або висоту , яка визначається із залежності: h = 0,564>/F, де h - глибина увігнутості, або опуклості; F - площа внутрішнього перетину отвору патрубка. Істотність виконання торців патрубків увігнутоопуклими симетрично, або асиметрично відносно вершини увігнутості або опуклості, полягає в тім, що підвищення якості спалення зумовлено впливом на паливо окислювальний потік різних умов тертя, які створюють на окремих ділянках уздовж устя сопла, що призводить до інтенсифікації змішування зовнішніх складових потоків факелу за рахунок змінних швидкостей цих потоків, відповідно до коефіцієнта тертя на ділянках устя сопла. Окрім того за рахунок різних умов тертя у зазначених зонах факел може бути зміщений відносно подовжньої вісі пальника і обертатися уздовж неї, а також уздовж вісі факела. Турбулізатор в області кореня факела при його відповідній формі призведе до інтенсифікації змішування переважно центральних складових потоків факела і обертанню уздовж вісі факела. Інтенсифікація змішування факела з повітрям робочого простору і турбулізація потоків факела, досягнуті утворенням різних умов тертя по периметру отвору устя сопла (наприклад, похилий зріз торця патрубка - це виконані в одній площині уві гнутість і опуклість) і (або) турбулізатором в області кореня факела, суттєво посилюють обертанням складових факела уздовж його вісі: зовнішніх - в одну, а центральних - у протилежну сторони. Все це, при інших рівних умовах, без сумніву, підвищить повноту згоряння палива, тобто якість спалювання при суцільному спрощенні пальника запропонованої конструкції у порівнянні із пальником - прототипом. Витрати газу при цьому суттєво зменшаться завдяки підвищеній повноті згоряння палива. Енергетичні витрати, необхідні для підвищення повноти згоряння палива, також будуть порівняно менші за рахунок використання для додаткової інтенсифікації змішування і турбулізації суміші потенційної кінетичної енергії рушійної маси факела. Одержаний ефект зумовлений тим, що у момент виходу паливо окислювального потоку при різних умовах тертя уздовж периметра устя сопла, (наприклад, скошений торець устя сопла), сили реакції, діючі на потік з боку поверхонь отвору устя сопла, виявляються некомпенсованими унаслідок відсутності поверхонь отвору з однієї сторони. Це призведе до появи горизонтальної проекції підсумкової усіх сил, діючих на потік, відмінної від нуля, і спрямованої у напрямку більш високої сторони торця отвору устя сопла. Підсумкова сила викликає появу складової вектора швидкості потоку, який має той же напрямок, що й підсумкова сила. Ця додаткова складова швидкості призводить до розгортання вісі факелу на деякий кут від поздовжньої вісі потоку. Цей кут розгортання є функцією кута скосу торця устя сопла і швидкості потоку. Таке розгортання факелу відносно поздовжньої вісі паливо окислювального потоку, зумовлене різними умовами тертя уздовж периметра отвору устя сопла або мінливими складовими швидкості часток потоку у корені факелу і далі в самому факелі, призводить до додаткової турбулізації, переважно периферійних складових потоків факелу, що підвищує ефективність спалювання палива. Того ж позитивного ефекту досягають, переважно, для центральних складових потоків факелу при встановлені турбулізатора по центру отвору устя сопла на шляху паливо окислювального потоку в області кореня факелу або дезаксіального захаращення отвору устя сопла - переважно для периферійних складових потоку факелу. Окрім зазначеного, ефективність спалювання палива, тобто якість згоряння, буде істотно вище, якщо периферійні або центральні складові потоки факелу будуть обертатися навколо вісі факелу, наприклад, назустріч один одному. Здійснити обертання периферійних складових потоків навколо вісі факелу можливо, наприклад, виконанням уздовж периметра отвору устя сопла поверхонь перемінної шорсткості від мінімальної до максимальної (наприклад, від Ra=0,32 до Ra=320), причому лінія розподілу цих поверхонь подібна гвинтовій лінії; або виконанням торця отвору сопла по гвинтовій лінії; чи виконання на поверхні отвору сопла гвинтових пазів тощо. Усі ці конкретні приклади ілюструють можливості створювати різні умови тертя зовнішніх шарів паливо окислювального потоку о поверхню уздовж периметра отвору устя 9341 сопла. Це призведе до нескомпенсованості сил реакції, які діють на потік з боку поверхонь отвору сопла, появі горизонтальної складової швидкості, яка діє по дотичній до зовнішніх поверхонь факелу, і, в решті решт, до обертання периферійних складових потоків факелу навколо його вісі. Обертання центральних складових потоків факелу навколо його вісі в ту чи іншу сторону, забезпечують турбулізатором в області кореня факелу, який має відповідну форму, тобто: жорстко або з можливістю обертання навколо своєї вісі, закріплена по центру або з ексцентриситетом відносно осі отвору сопла, зігнута на зразок частини шнека пластина, яку обтікає та закручується корінь факелу і сам факел. Конструкція пальника пояснюється кресленнями фіг.і і фіг.2. Пальник для спалювання газоподібного палива містить газорозподільний колектор 1, який утворює зовнішню 2 і внутрішню З зони, газовпускний 4 і факелоутворювальні 5 патрубки з вихідними торцями 6 і 7, а також патрубок 8 подання повітря, встановлений з можливістю переміщування відносно торця газовпускного патрубка 5 вздовж його вісі. Турбулізатор 9 і турбулізатор 10 встановлені в області кореня факелу патрубка 5 і торця 6 газовипускного патрубка 4 відповідно. Пальник працює наступним чином. Газ поступає по газовпускному патрубку 4 у внутрішню зону 3. При цьому зовнішні складові струму газу за рахунок різних умов тертя, зумовлених формою торця 6 газовпускного патрубка 4, обертається в одну сторону, а центральні складові за рахунок дії турбулізатора 10-у протилежну. Положення торця 6 патрубка 4 відносно вісі патрубка 8 обрано таким, що забезпечує необхідне співвідношення газу і повітря при створенні газоповітряної суміші. Суміш додатково турбулізується при створенні факелу під час проходження суміші через патрубки 5, торці 7 і турбулізатори 9. Все це призводить до підвищення якості газоповітряної суміші, що, у свою чергу, підвищує теплову продуктивність пальника. Перелік посилань: 1. Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления: А. с. №1695042 СССР, МКИ 7 F23C11/00. 2. Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления: А. с. №1058391 СССР, МКИ F23C11/00 / Сильвио Боррелло, Пьетро Тикси (Италия), Е.Т. Долбенко и др. (СССР). № 3006485/24-06; Заявл. 18.08.80; Опубл. Б. И. №24, 1984. 3. Факельная горелка: А. с. №1455129 СССР, МКИ 7 F23C11/00, F23D14/38 / Р.В. Капитонов, Н.А. Маркин, Е.К. Топорина и др. (СССР). №4192103/24-06; Заявл. 10.02.87; Опубл. 31.01.89, Б. И. №4. А Збільшено 7 Фіг.2. Фіг Л, Комп'ютерна верстка А. Попік 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