ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА С РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания газа и может быть использована в бытовых газовых плитах и встраиваемых панелях в качестве горелок рабочего стола.
Известна газовая горелка [патент на полезную модель №73448 RU, F23D 14/04, 20.05. 2008, бюл. №14], содержащая корпус с газовым соплом в центре дна, соосно размещенный внутри инжекционный смеситель с образованием кольцевой полости, огневую головку с огневыми каналами и перекрытую крышкой. Корпус выполнен чашеобразной формы и закреплен в отверстие рабочего стола плиты, а кольцевая полость сообщается с атмосферой через кольцевой зазор между рабочим столом и головкой горелки.
Недостатком данной горелки является то, что из-за короткого смесителя создается недостаточно однородная газовоздушная смесь.
Задачей, решаемой полезной моделью, является технический результат - повышение однородности газовоздушной смеси (качества смесеобразования) путем организации рециркуляции смеси.
Технический результат достигается тем, что в горизонтальной стенке головки горелки выполнены рециркуляционные каналы, которые сообщают полость головки горелки с кольцевой полостью, причем отношение суммарной площади рециркуляционных каналов к суммарной площади огневых каналов головки составляет 0,1-0,2.
На чертеже (фиг.1) изображена предложенная газовая горелка с рециркуляцией газовоздушной смеси, продольный вид с вырезом.
Горелка содержит сопло 1, чашеобразный корпус 2, головку 3 с огневыми каналами 4, крышку 5, полость 6, рециркуляционные каналы 7 и смеситель 8. Головка горелки 3 и крышка 5 образуют полость 6. Корпус 2 и смеситель 8 образуют кольцевую полость 9, которая через кольцевой зазор 10 сообщается с атмосферой. Корпус 2 горелки размещен в отверстие рабочего стола 11. В горизонтальной стенке головки горелки выполнены каналы 7. Через каналы 7 полость 6 сообщается с кольцевой полостью 9.
Горелка работает следующим образом.
Струя газа истекает из сопла 2 и подсасывает в смеситель 8 первичный воздух из кольцевой полости 9. Воздух в полость 9 поступает через кольцевой зазор 10 из объема над рабочим столом, где при работе горелки воздух подогревается. В смесителе 8 газ и первичный воздух перемешиваются. Основная часть, образовавшейся газовоздушной смеси, истекает из полости 6 через огневые каналы 4 головки 3 и сгорает, образуя факелы пламени. Часть, образовавшейся газовоздушной смеси, через рециркуляционные каналы 7 истекает в кольцевую полость 9 и смешивается с воздухом, поступающим через зазор 10 из объема над рабочим столом. Вторичный воздух подводится к факелам пламени из объема над рабочим столом, из-под пламени горелок, поэтому увлекает с собой часть продуктов сгорания.
Рециркуляция газовоздушной смеси способствует созданию более однородной смеси и ее подогреву, что приводит к повышению эффективности работы плиты (КПД) и снижает выброс вредных веществ в атмосферу кухни.
Пример конкретного выполнения
Для экспериментальных исследований изготовлены образцы горелок нормальной мощности, у которых выполнили по 4 канала для рециркуляции газовоздушной смеси. Каналы рециркуляции расположены симметрично в горизонтальной стенке головки горелки. Степень рециркуляции газовоздушной смеси определялась по величине R - отношение суммарной площади рециркуляционных каналов к суммарной площади огневых каналов головки. Исследовались горелки с величиной R=0,1; 0,2 и 0,3. Величина КПД горелок определялась по методике ГОСТ Р 50696 - 94. Концентрация вредных веществ в сухих продуктах сгорания при коэффициенте избытка воздуха α=1 определялась с помощью газоанализаторов «Автотест-02» и УГ - 2. В качестве топливного газа использовался сжиженный углеводородный газ.
Усредненные результаты 3÷5 параллельных опытных испытаний горелок без рециркуляции (R=0) и с рециркуляцией газовоздушной смеси (R=0,1; 0,2 и 0,3) при номинальном давлении газа 2940 Па (300 мм вод. ст.) представлены в таблице.
Опытные данные
Степень рециркуляции
КПД, %
Содержание в продуктах сгорания
Оксидов азота, NO<sub>x</sub>, мг/м<sup>3</sup>
Оксида углерода, СО, мг/м<sup>3</sup>
0
62,5
105
70
0,1
65,2
85
90
0,2
66,9
70
150
0,3
69,1
60
220
3
По данным таблицы видно, что величина КПД горелок с рециркуляцией газовоздушной смеси возрастает от 2 до 6%, концентрация оксидов азота в продуктах сгорания снижается на 40-50 мг/м, однако концентрация оксида углерода возрастет и при R=0,3 превышает допустимый уровень. Поэтому к практической реализации следует рекомендовать горелки со степенью рециркуляции газовоздушной смеси R=0,1÷0,2.
Применение предложенной горелки в бытовых газовых плитах и встраиваемых панелях позволит повысить эффективность использования топливного газа и уменьшить эмиссию оксидов азота в атмосферу газифицированных кухонь.
Источники информации
1. Газовая горелка. Патент РФ на полезную модель №73448. Бюл. №14, 2008.