ТОПКА Российский патент 1995 года по МПК F23C6/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива.

Известна топка, содержащая соосно расположенные камеры сгорания и дожигания с тангенциально направленными соплами первичного и вторичного воздуха. Основной недостаток устройства низкая экономичность, повышенные габариты устройства.

Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее соосно расположенные камеры сгорания и дожигания, рубашку, воронку и сопла первичного и вторичного дутья в несколько ярусов, касающихся условного цилиндра, диаметром 0,40-0,45 диаметра камеры сгорания и дожигания соответственно.

Основной недостаток устройства низкая экономичность на переменных режимах.

Цель изобретения повышение экономичности.

Это достигается за счет того, что в устройстве, содержащем цилиндрический корпус с воздушным патрубком и соосно выполненными в корпусе камерой сгорания и дожигания, соединенные воронкой с образованием кольцевой воздушной полости между корпусом и упомянутыми камерами сопла первичного дутья и форсунку, распределители воздуха, выведенные за пределы корпуса, заглушенные со стороны последнего и имеющие прорези в зоне между воронкой и корпусом, причем распределители воздуха установлены по радиусу корпуса с возможностью вращения вокруг собственной оси и заглушенные со стороны камеры дожигания, а на участках распределителей заведенных в полость этой камеры выполнены отверстия.

Известно, что при поперечной подаче струй эффективность смешения лимитируется конвективным тепломассопереносом и может быть определена соотношением
θ H^-2/3; H h h_s= kd sin α
= 1 , где α угол атаки; β угол хордальности; θ- параметр качества; А характерный размер потока; k коэффициент; d диаметр отверстия; v скорость; ρ плотность; h глубина проникновения. Индексы: 2 ограничение по передней границе; 3 ограничение по конвективному массопереносу; г струя; см смесь; s в плоскости траектории струи; r по нормали к линиям тока.

Таким образом, при изменении режима работы устройства меняется и при неизменном положении распределителя αсоnst; β= const меняется , и, как следствие, уменьшается качество смешения. Для того, чтобы вернуть значение качества смешения (например, θ= 1,0) в предлагаемом устройстве при изменении режима работы и, следовательно, предлагается менять α и β таким образом, чтобы величина сохранилась неизменной.

Очевидно, в этом случае значение θ также сохраняется неизменным. Изменение α и β предполагается осуществлять за счет углового перемещения распределителя вокруг собственной оси. Заметим, что угловое перемещение распределителя вокруг собственной оси позволяет одновременно менять α и β для предлагаемого решения. Так, например, если отверстие распределителя радиальное, а угол между осями отверстия и распределителя равен ϕ, то при угловом перемещении распределителя (Ψ var) углы α и β меняются следующим образом:
Ψ=0,α=π/2,β=+1,
Ψ=π/2,α=π/2-ϕ,β=0,
Ψ=π,α=π/2,β=-1,
Ψ= 3π/2,α=π/2+ϕ,β=0, Ψ угол поворота распределителя от исходного положения, приведенного на фиг. 2. Правило знаков: для β отсчет по часовой стрелке; "+" отсчет против часовой стрелки ( α= 0 спутная подача). Таким образом, поворот распределителя вокруг собственной оси приводит к монотонному изменению α и β. Условие: угол между осями распределителя и отверстия не равен прямому, т.е. ϕ≠π/2 позволяет обойти значительное снижение качества смешения при Ψ= π /2 и Ψ= 3π /2, связанное с переходом на спутную и встречную подачу струй, как менее эффективную по сравнению с поперечной.

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что известные технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими изобретение от прототипа, не обнаружены. Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемой топки; на фиг. 2 и 3 сечение А-А на фиг. 1.

Топка содержит соосно расположенные цилиндрические камеры сгорания 1 с соплами 2 и форсункой 3 и камеру дожигания 4. Камера сгорания 1 снабжена рубашкой 6, к полости 7 которой подключены сопла 2. Нижняя часть камеры дожигания выполнена в виде воронки 8, через которую выведены распределители 9, установленные по радиусу. Распределители 9 выведены за пределы рубашки 6 и заглушены по торцам. Распределители имеют прорези 10 в зоне полости 7 между рубашкой 6 и воронкой 8 и отверстия 5 в зоне камеры дожигания. Распределители установлены с возможностью перемещения вокруг собственной оси. На фиг. 1 показаны механизмы перемещения 11 и фиксации положения 12. Воздушная рубашка 6 снабжена патрубком 13 ввода воздуха. Воздух через патрубок 13 поступает в полость 7 воздушной рубашки 6, откуда одна часть его через сопла 2 первичного дутья направляется в камеру сгорания 1, а другая через прорези 10 поступает в распределители 9 и через отверстия 5 истекает в камеру дожигания. При изменении режима работы объекта меняют угловое положение распределителей, но таким образом, чтобы сохранилось неизменным. В этом случае качество смешения θ и, следовательно, интенсивные характеристики диффузионного процесса не меняются, т.е. сохраняют максимальное значение. При изменении режима работы устройства меняется и для обеспечения неизменного значения θ меняют α и β. В данном устройстве изменение α и β осуществляют за счет перемещения распределителя вокруг собственной оси. Таким образом за счет углового перемещения распределителей предлагается поддержать высокую эффективность технологического процесса при переменных режимах работы устройства.

Исследования, проведенные в лаборатории "Гидрогазодинамика" в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров 0-0,80; 0,0078-0,0627; 0,196-0,784, где ϕ< 90^о и Ψ= var показали следующее:
при неизменном значении Ψ изменение G приводит к изменению качества смешения 1-0;
изменение величины Ψ позволяет получить высокое качество смешения в широком диапазоне изменения режима работы устройства (G var). Здесь: d_э= d G массовый расход; d диаметp; ϕ угол между осями распределителя и отверстия; Ψ угол поворота распределителя вокруг собственной оси; μ коэффициент расхода. Индексы: с струя, э эквивалентный, п поток, о отверстие.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании топлива. Цель изобретения повышение экономичности. Это достигается за счет распределителей, установленных по радиусу корпуса с возможностью вращения вокруг собственной оси и заглушенных со стороны камеры дожигания, а на участке распределителей, заведенных в полость этой камеры, выполнены отверстия. 3 ил.

ТОПКА, содержащая цилиндрический корпус с воздушным патрубком и соосно выполненными в корпусе камерой сгорания и камерой дожигания, соединенными воронкой с образованием кольцевой воздушной полости между корпусом и упомянутыми камерами, сопла первичного дутья и форсунку, распределители воздуха, выведенные за пределы корпуса, заглушенные со стороны последнего и имеющие прорези в зоне между воронкой и корпусом, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, распределители воздуха установлены по радиусу корпуса с возможностью вращения вокруг собственной оси и заглушены со стороны камеры дожигания, а на участках распределителей, заведенных в полость этой камеры, выполнены отверстия.