Запалювач

Воспламенитель, содержащий топливные сопла на входе в смеситель, соосную ему камеру воспламенения и расположенный по оси токоведущий стержень с электродом, образующий зазор с корпусом камеру воспламенения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что камера воспламенения выполнена в виде диффузора с углом раскрытия 18-24 и соединена со смесителем через его участок, выполненный в виде цилиндрической камеры, длина которой лежит в пределах 6(dc-d3)/n < Ic Ї ~ о Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для розжига основного или вспомогательного топлива в различных типах энергетических установок и котлов, например, камерах сгорания газотурбинных двигателей. Известен воспламенитель [1], содержащий расположенные последовательно по ходу потока инжекционный смеситель и камеру воспламенения с запальным устройством. Известно также устройство для розжига топлива, содержащее корпус, топливный канал, отверстия в корпусе для ввода воздуха, два электрода, установленные в канале топливо-воздушной смеси с перемещающимся дуговым разрядом вдоль потока топливовоздушной смеси [2]. Ближайшим аналогом является воспламенитель, содержащий топливные сопла на входе в смеситель, соосную ему камеру воспламенения, расположенный по оси токоведущий стержень с электродом, образующий зазор с корпусом камеры воспламенения [3]. Однако известные устройства не обеспечивают надежного воспламенения в особенности богатых топливо-воздушных смесей, при больших значениях скорости истечения смеси в камеру воспламенения, а также при больших расходах, когда происходит неравномерное перемешивание топ О 9793 лиса и воздуха, обусловленное соотношением геометрических параметров смесителя и камеры воспламенения. Изобретение решает задачу устойчивого воспламенения топливо-воздушной смеси, в том числе богатой, при значительных скоростях истечения D камеру воспламенения. Воспламенитель содержит топливные сопла на входе в смеситель, соосную ему камеру воспламенения, расположенный по оси токоведущий стержень с электродом, образующий зазор с корпусом камеры воспламенения. Камера воспламенения, выполнена в виде диффузора с углом раскрытия 18 - 24° и соединена со смесителем через его участок, выполненный в виде цилиндрической камеры, длина которой лежит в пределах: 6(dc-d3)/n < Ic < 15(dc-d3)/n, где 1 - длина камеры смешения; с dc - диаметр камеры смешения; da - диаметр токоведущего стержня; п - количество сопел для подэчи топлива. На фиг. 1 представлен продольный разрез воспламенителя, на фиг. 2 вид А при Г-образном расположении электрода, на фиг. 3 - вид Л при Т-образном расположении электрода. Воспламенитель содержит расположенный последовательно по ходу потока инжекционный смеситель 1 с соплами 2 для посгупления топлива и камеру воспламенения 3. В камере смешения 4 установлены изолированный от корпуса токоведущий Стержень 5, на конце которого закреплен электрод 6, образующий разрядный промежуток? с внутренней поверхностью камеры воспламенения 3, которая выполнена в виде диффузора с углом раскрытия а 18 - 24°. На стенках иижекционного смесителя выполнены окна для поступления воздуха 8. Топливные сопла 2 направлены в кольцевой зазор, образованный токовсдущим стержнем 5 и внутренними стенками камеры смешения 4. Длина камеры смешения выбрана из интервала: 6(dc-d3)/n < lc ^ 15(dc~d3)/n, где Ic - длина камеры смешения; dc-диаметр камеры смешения; d 3 - диаметр токоведущего стержня; п - количество сопел для подачи топлива. Воспламенитель работает следующим образом. Струи топлива, истекающие из сопел 8, перемешиваются с инжектируемым через отверстия 2 воздухом в инжекционном смесителе 1, после чего топливо-воздушная 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 смесь поступает в камеру воспламенения 3. На электрод б и камеру поспламенепия 3 подают напряжение от источника питания (на рисунках не показан) с емкостным разрядом. В разрядном промежутке 7 возникает электрический разряд. За время разряда топливо-воздушная смесь выдувает плазменную струю в камеру воспламенения 3, где происходит поджигание топливо-воздушной смеси. Отрыв потока топливо-воздушной смеси от стенок камеры воспламенения 3 благодаря углу раскрытия а 18 - 24° обеспечивает стабильную рециркуляцию струй топливо-воздушной смеси в области поджигания, что обеспечивает надежное воспламенение этой смеси и предупреждает выход мертвого пространства за пределы выходного сечения камеры воспламенения, что в свою очередь обеспечивает стабильность факела в сносящем потоке воздуха. Были испытаны несколько вариантов воспламенителя с различным количеством топливных сопел и различной длиной инжекциоиного смесителя. При испытании использован импульсный источник питания мощностью 0,5 кВт частотой импульсов 7 с"1, расход газа 5 г/с. Диаметр инжекционного смесителя dc=16 мм, диаметр гоковедущего стержня d3=6 мм, центральный электрод Т-образный. Размер разрядного промежутка 1,3 ±0,4 мм, камера воспламенения имеет следующие размеры: длина 52 мм, диаметр входного сечения 36 мм, диаметр выходного сечения 53 мм Испытания воспламенителей проводили при скоростях сносящего воздушного потока от 0 до 72 м/с и при разном количестве сопел для подачи топлива. Первый вариант. Воспламенители с двумя соплами по 0,5 мм и следующими длинами инжекциоиного смесителя 1с-25, 28, 30, 40, 45, 50, 60, 70, 75, 77, 82 мм. При длине инжекционного смесителя 25 мм поджигания топливо-воздушной смеси не происходит из-за снижения коэффициента инжекции воздуха, образуется богатая, за пределами воспламенения топливо-воздушная смесь. При 1С=28 мм возникают сбои в поджигании топливо-воздушной смеси. Начиная с !с=30 мм воспламенитель устойчиво работает. При 1с=40, 45, 50, 60, 70, 75 мм наблюдается надежное воспламенение топливо-воздушной смеси и устойчивое горение факела при скоростях сносящего потока от Одо 72 м/с. При lc~77 мм и более при подаче напряжения на электроды наблюдается задержка воспламенения разной длительности, что создает опасность взрывообразного воспламенения. 9793 6 зафиксировано надежное воспламенение и Второй вариант. Воспламенители с треустойчивое горение факела при скоростях мя топливными соплами по 0,5 мм располосносящего потока до 72 м/с. При длине смеженными под углом 120°. Длины сителя 55 мм появляется характерное для инжекционных смесителей 10=18, 20, 30, 45, 5 горения богатой смеси дымление, что гово50, 55 мм. рит о снижении полноты сгорания топлива. При \(f\b мм факел заметно отклонен от нормали при скорости сносящего потока В заявляемом устройстве достигнуто 5 м/с, а при скорости 10 м/с этот угол блиповышение надежности воспламенителя. зок к 90°. При длинах 1св20, 30, 45, 50 мм Фиг. Виг А I Вид Фиг. Z Упорядник Замовлення 4552 Л Фиг. Техред М.Моргентал 3 Коректор Н. МІлюкова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101