УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО СЖИГАНИЯ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ

Устройство для детонационного сжигания тонливных смесей
Полезная модель относится к пульсирующим воздушно - реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания, а также к устройствам для сжигания топлива, отличающимся формой камеры сгорания.
Известны пульсирующие устройства для сжигания топлива (например, авторское свидетельство СССР J4o687313 от 25.09.79 года, МПК F 23С 3/02), а также газоструйные генераторы FapTMaHa, работающие на пульсирующем режиме течения и нашедшие в настоящее время применение в качестве мощных акустических излучателей. С обнаружением эффекта повыщения температуры на дне резонатора за доли секунды они стали применяться для поджига горючих топливных смесей, а также тогда, когда нужны высокотемпературные источники тепла.
Наиболее близким заявленному устройству как по принципу действия, так и по техническому исполнению является газоструйный генератор FapTMaHa, изображенный на рис. 4.2 (Ляхов В.Н., Подлубный В.В., Титаренко В.В. Воздействие ударных волн и струй на элементы конструкций.- М: Машиностроение. 1989 год, 392 с.)
Задача полезной модели заключается в повышении экономичности процесса сжигания топливных смесей. Решить данную задачу можно двумя путями:
1.Увеличением давления рабочего тела на входе в резонатор, а, следовательно, увеличением скорости набегающего потока. Однако этот путь связан с дополнительным подводом энергии к рабочему телу, что не всегда является целесообразным.
2.Дополнительным подводом внешней энергии к энергии ударной волны, в результате чего она возрастает и приводит к возникновению детонационного горения. Наиболее простым способом подвода дополнительной энергии является инициирование электрических разрядов с частотой равной частоте работе резонатора.
1 lit 6 3 г
МПК F 02К 7/04 F 23С 3/00
Поставленная задача в заявляемом устройстве достигается тем, что в донной части резонатора установлен датчик давления пьезоэлектрического типа, соединенный с инициатором через усилительно - преобразующее устройство таким образом, что его чувствительная поверхность находится в плоскости данной части резонатора.
На рисунке представлена схема устройства для детонационного сжигания топливных смесей, которое состоит из резонатора 1, сверхзвукового сопла 2, инициатора 3, датчика давления 4 и усилительно - преобразующего устройства 5.
Резонатор 1 предназначен для создания пульсирующего режима течения с образованием ударных волн. Он выполнен в виде трубки цилиндрической (слабоконической) формы, замкнутой с одного конца и обращенной открытым концом в сторону сопла.
Сверхзвуковое сопло 2 предназначено для разгона холодной рабочей смеси до сверхзвуковых скоростей и направления ее во внутрь резонатора 1, и для разгона рабочего тела, истекающего из резонатора.
Инициатор 3 предназначен для подвода дополнительной энергии путем генерирования электрических разрядов с образованием электрической дуги.
Датчик давления 4 пьезоэлектрического типа является чувствительным элементом и предназначен для выдачи электрического сигнала в момент достижения давления в данной части резонатора заданной величины. Эта величина соответствует пику давления во фронте ударной волны.
Усилительно - преобразующее устройство 5 выполняет следующие функции:
-усиление электрического, сигнала поступающего с датчика давления 4, и приведение его к виду, необходимому для срабатывания инициатора 3;
Работает устройство следующим образом. Рабочая смесь из сопла 2 со сверхзвуковой скоростью попадает во внутрепнюю полость резонатора 1. При встрече сверхзвукового потока с донной частью резонатора возникает ударная волна, сопровождаемая резким повышением в ее фронте температуры и давления. При достижении расчетного давления датчик 4 выдает электрический сигнал в усилительно - преобразующее устройство 5, которое усиливает его до необходимой мощности и подает на инициатор 3 в момент возникновения пика давления в ударной волне. При этом между электродами инициатора 3 возникает электрический разряд с образованием электрической дуги. Таким образом, происходит суммирование энергии ударной волны и электрической дуги, что приводит к возникновению детонации рабочей смеси. Детонационная волна отражаясь от донной части резонатора устремляется к его выходу, перекрывая путь поступающей рабочей смеси. Детонационная волна, встречаясь со сверхзвуковым потоком рабочей смеси, образует «газовый затвор, который преграждает путь сверхзвуковому потоку рабочей смеси в резонатор 1. В дальнейшем продукты детонации, истекая через кольцевой затвор, образованный между соплом 2 и резонатором 1, расширяются, что приводит к уменьшению давления. При выравнивании давлений продуктов детонации и рабочей смеси на срезе сопла происходит открытие «газового замка. Рабочая смесь устремляется в резонатор и процесс процесс повторяется вновь. Получить заданную частоту детонационных процессов можно путем подбора глубины внутренней полости резонатора.
Повышение экономичности устройства достигается тем, что при детонационном сжигании топливной смеси значение температуры и давления значительно выще аналогичных параметров, получаемых при обычном сжигании одного и того же количества рабочей смеси, а КПД цикла увеличивается на 18-37%. Следовательно, работа, совершаемая продуктами детонации будет больше, чем работа, совершаемая продуктами сгорания.