Способ сжигания топлива Советский патент 1993 года по МПК F23R3/40 

Изобретение относится к авиационному машиностроению. Но может быть ис пользовано в автомобильной и химической промышленности.

Развитие авиационных газотурбинных двигателей идет в направлении увеличения степени подогрева в камере сгорания и степени сжатия в компрессоре. Кроме того, для уменьшения массы двигателя требуется уменьшение размеров камеры сгорания. Потребность в коротких камерах сгорания с высокой степенью подогрева влечет за собой необходимость достижения больших скоростей выделения тепла, т. е. большой тепло- напряженности процесса сжигания топлива.

Известны. способы организации горения высокой интенсивности. Эти способы нацелены в основном на следующие факторы -улучшение качества подготовки горючей смеси и повышение турбулентной скорости горения. Реализация указанных способов, кроме положительного, приносит и отрицательные эффекты - такие как - уменьшение диапазона устойчивой работы по составу смеси, усиление зависимости полноты сгорания от давления.,

В известном устройстве реализован способ, определенный в качестве аналога. В этом устройстве при помощи СОа-лазера работающего в диапазоне 10,6 мкм получают плазму в зоне обратных токов уголкового стабилизатора..

Каталитическое воздействие плазмы и высокая температура (10000-20000° К) приводят к воспламенению и более интенсив- ному сгоранию топливно-воздушной смеси в зоне обратных токов. Мощность излучения лазера при этом в точке фокусировки составляет 6 х 108 W/см2.

Целью настоящего изобретения является повышение полноты сгорания топлива. Поставленная цель достигается путем воз- . действия резонансным излучением импульсного лазера в инфракрасной области, соответствующей полосе поглощения молекул углеводородного топлива, на зону смешения.

При настройке монохроматического излучения лазера на полосу поглощения молекулы углеводородного топлива, она начинает накапливать колебательную энергию.

со

с

XJ О СЛ fO Ю XI

Возбужденная резонансной частотой молекула приобретает способность поглощать энергию нерезонансного излучения пламени, при этом снижается энергетический порог изначального возбуждения.

Накопление энергии продолжается до тех пор. пока энергетические запасы не превысят энергии межатомных связей, тогда молекула топлива распадается на фрагменты.

Повышение активности молекул топлива и их фрагментация способствует увеличению нормальной скорости распространения пламени и снижению времени задержки воспламенения.

Увеличение нормальной скорости распространения пламени способствует возрастанию турбулентных пульсаций генерируемых пламенем на передней границе факела.

Таким образом, увеличение турбулентных пульсаций с одновременной фрагментацией молекул топлива способствует улучшению перемешивания на молекулярном уровне. Это в свою очередь позволит иметь меньшие потери давления в подающем устройстве без ухудшения качества смесеобразования.

В предлагаемом техническом решении положительный эффект, в отличии от прототипа, достигается за счет воздействия резо- нансного излучения лазера на зону

смешения с частотой, соответствующей полосе поглощения молекул углеводородного топливаПосторонний источник (лазер) приводящий к небольшому изменению скорости

горения, быстро дает ударную волну усиливаемую зоной горения. Изменяя частоту следования импульсов можно изменять скорость горения и Соответственно влиять на возникновение колебаний давления при горении (например, подавлять вибрационное горение).

Принцип воздействия на предпламен- ную зону может быть взят в основу технологической переработки углеводородов.

Изобретение (см. чертеж) иллюстрируется следующим примером: после запуска камеры сгорания часть продуктов сгорания отбирается для работы лазера 2. Развернутый в плоскость посредством устройства развертки 3 лазерный луч через окна 4 воздействует на зону смешения факела пламени..

Использование: в камерах сгорания авиационных газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: топливо смешивают с воздухом и в зоне смешения воздействуют на топливовоздушную смесь резонансным излучением импульсного лазера в инфракрасной области с частотой, соответствующей полосе поглощения молекул углеводородного топлива. 1 ил.

Фор мул а. изо б pete н и я

Способ сжигания топлива путем его смешения с воздухом и воздействия на топ- ливовоздушную смесь резонансным излучением импульсного лазера в инфракрасной

области, от л и ч а ю щ и и с я тем, тем, что, с целью повышения полноты сгорания топлива, воздействие излучением осуществляют в зоне смешения с частотой, соответствующей полосе поглощения молекул углеводородного топлива.

Редактор

Составитель В.Лавриков

Техред М.МоргенталКорректор О.Кравцова