Инжекционная газовая горелка Советский патент 1974 года по МПК F23D14/08 

1

Изобретение может быть использовано в топках промышленных тепловых агрегатов.

Известны инжекционные горелки, содержащие корпус смесителя с соплом для подачи газа.

Цель изобретения - обеспечить необходимый избыток воздуха в области сверхкритических давлений. Для этого на выходе из газового сопла установлен резонатор акустических колебаний, выполненный в виде обечайки с торцовой стенкой, образующей полость, обращенную к соплу, поперечный размер которой выполнен порядка поперечного размера струи, для обеспечения двойного поворота последней каждый раз на 180°.

На чертеже изображена описываемая горелка, продольный разрез.

Горелка содержит корпус 1 смесителя с фронтовой плитой 2, керамический горелочный туннель 3, сопло 3 для подачи газа, резонатор 5, центральную полую трубу 6 и патрубок 7 для подвода газа.

Горелка работает следующим образом.

Истекающий из сопла 4 сверхзвуковой поток газа тормозится резонатором 5 с образованием скачка уплотнения. При этом возникает автокелебательный процесс периодического опорожнения резонатора, сопровождающийся возниковением в струе ударных волн, излучаемых в объем корпуса смесителя

и горелочного туннеля 3 и представляющих собой акустические волны высокой интенсивности. Устройство работает в режиме генерации, когда большая часть отработанного газа обтекает резонатор и распространяется в корпусе 1. Меньшая часть отработанного газа вытекает через отверстия 8 в теле резонатора. При этом вытекающие струи газа существенно повышают кинетическую энергию газовой струи за резонатором при неизменной интенсивности генерации, способствуя тем самым увеличению инжектируемого этой струей воздуха из внешней среды через кольцевое пространство 9 и через трубу 6. Значительное повышение коэффициента инжекции при выполнении в теле резонатора отверстий 8 позволяет существенно уменьшить диаметр смесителя горелки.

Размер и число отверстий 8 выбираются из расчета, чтобы общая площадь их поперечного сечения не превышала 30% от площади стенки 10. При несоблюдении этого условия акустическая мощность излучателя резко падает вследствие большой утечки газа через отверстия и снижения тем самым интенсивности скачка уплотнения, возникающего при торможении струи.

Двойной поворот струи в резонаторе 5 приводит к существенно неравномерному скоростному полю газового потока в зоне, примыкающей к его внешней поверхности. Резонатор является мощным аэродинамическим сопротивлением, «съедающим большую часть сверхкритического давления истекающей из сопла струи и переводящим течение потока за насадком в докритическую область, т. е. нроисходит изменение эпюры скоростей вблизи поверхности резонатора 5 без изменения толщины струи.

Это приводит к тому, что обеспечивается подсос .необходимого для горения воздуха, так как устраняется возможность запирания корпуса смесителя газовой струей.

Предмет изобретения

1. Инжекционная газовая горелка, содержащая корпус смесителя с соплом для подачи газа, отличающаяся тем, что, с целью

обеспечения необходимого избытка воздуха в области сверхкритических давлений газа, на выходе из сопла установлен резонатор акустических колебаний, выполненный в виде обечайки с торцовой стенкой, образующей нолость, обращенную к соилу, поперечный размер которой выполнен порядка поперечного размера струи, для обеспечения двойного поворота последней каждый раз на 180°.

2. Горелка по п. 1, отл ич а юща я ся тем, что торцовая стенка полости выполнена со сквозными отверстиями по периферии, общая площадь которых не превышает 30% от площади стенки.

3. Горелка но пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью снижения аэродинамического сопротивления, по оси сопла установлена труба для подачи воздуха.