КАМЕРА СГОРАНИЯ
COMBUSTION CHAMBER

Изобретение относится к устройствам для сжигания горючего газа и использования его в качестве источника тепловой энергии и может быть использовано в теплоэнергетике в нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, химической и в других отраслях промышленности.
Известна камера сгорания (см. патент на изобретение №2371637 F23G 7/06, опубликованный 27.10.2009 г., БИ №30), содержащая газоподающую трубу и стабилизатор пламени, стакан с центральным и периферийным отверстиями, поршневой акустический нагнетатель воздуха.
Недостатком камеры сгорания являются большие энергозатраты, связанные с необходимостью перемещения поршня для нагнетания воздуха, и сложность конструкции.
Известна камера сгорания типа резонатора Гельмгольца, содержащая трубу, закрытую с одного торца крышкой с патрубком входа горючей газовой смеси, диафрагму с отверстиями, горло и свечу зажигания (см. книгу В.М.Ларионова, Р.Г.Зарипова «Автоколебания газа в установках с горением», Казань. Издательство Казанского государственного университета, 2003 г., с.112, рис.4.5). Данная камера сгорания принята за прототип.
Недостатком известной камеры сгорания является низкая энергосберегающая способность.
Задачей изобретения является повышение энергосберегающей способности за счет существенного повышения пульсационного теплопереноса и существенного увеличения скорости теплоотдачи от сгорающей горючей газовой смеси к стенкам камеры сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в камере сгорания, содержащей трубу, закрытую с одного торца крышкой с патрубком входа горючей газовой смеси, диафрагму с отверстиями, горло и свечу зажигания, согласно изобретению труба снабжена вмонтированным в стенку на участке между диафрагмой и горлом штуцером подачи воздуха, к которому присоединена установленная в трубе соосно кольцевая труба с перфорациями, новым является также и то, что перфорации на кольцевой трубе выполнены на вогнутой стенке и обращены к центру кольцевой трубы.
Изобретение поясняется чертежом.
Камера сгорания содержит трубу 1, закрытую с одного торца крышкой 2 с патрубком 3 входа горючей газовой смеси, диафрагму 4 с отверстиями 5, горло 6 и свечу зажигания 7.
Труба 1 снабжена вмонтированным в стенку на участке между диафрагмой 4 и горлом 6 штуцером 8 подачи воздуха, к которому присоединена установленная в трубе соосно кольцевая труба 9 с перфорациями 10.
Перфорации 10 на кольцевой трубе 9 выполнены на вогнутой ее стенке и обращены к центру кольцевой трубы.
Камера сгорания работает следующим образом.
Горючая газовая смесь с недостатком воздуха подается через патрубок 3 в пространство трубы 1 между крышкой 2 и диафрагмой 4, из которого через отверстия 5 в диафрагме уходит, равномерно распределяясь по сечению трубы, в направлении к горлу 6. В пространстве трубы 1 за диафрагмой 4 горючая газовая смесь воспламеняется от искры свечи зажигания 7. Сгорание горючей газовой смеси в пространстве трубы 1 между диафрагмой 4 и кольцевой трубой 9 приводит к самовозбуждению газа. Часть камеры сгорания на этом пространстве работает как генератор колебаний газа с максимально достижимой температурой и слабым проявлением пульсационного теплопереноса. При прохождении кольцевой трубы 9 сгорающая горючая газовая смесь смешивается с дополнительной порцией воздуха, поступающего в кольцевую трубу через штуцер 8 и выходящего из нее через перфорации 10 в виде равномерно распределенных по сечению трубы 1 струй, направленных от периферии в приосевую зону камеры сгорания.
Такая аэродинамическая обстановка обеспечивает усиление турбулизации взаимодействующих газовых потоков, интенсификацию их перемешивания и более полное сжигание горючей смеси. В камере сгорания за кольцевой трубой температура газа и амплитуда пульсаций его скорости достигают наибольшей величины, что приводит к существенному повышению пульсационного теплопереноса и существенному увеличению скорости теплоотдачи от сгорающей горючей газовой смеси к стенкам камеры сгорания.
Продукты сгорания горючей газовой смеси уходят из камеры сгорания через горло 6.
Технико-экономическая эффективность использования предлагаемого изобретения достигается за счет снижения расхода горючего газа на получение необходимого тепла, т.е. за счет повышения энергосберегающей способности камеры сгорания, что стало возможным благодаря установке на трубе камеры сгорания штуцера входа воздуха, а в трубе - соединенной со штуцером кольцевой трубы с перфорациями на вогнутой ее стенке, обращенными к центру кольцевой трубы.