УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА

Область техники
Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована при сжигании углеводородного топлива в газотурбинных, парогазовых, отопительных котлах и в других теплотехнических устройствах.
Уровень техники
Известно устройство - горелка для пылевидного топлива (патент РФ №24330). Горелка для пылевидного топлива состоит из камеры и подводного канала. В камере выполнено выпускное отверстие, выпускное отверстие расположено соосно камере. Подводной патрубок расположен по касательной к внутренней стенке камеры. Подводной канал служит для подвода смеси пылевидного топлива с воздухом к камере. Камера предназначена для приема смеси пылевидного топлива с воздухом. Выпускное отверстие служит для выпуска смеси в топочное пространство.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность сгорания топливно-воздушной смеси.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является вихревая горелка (патент РФ №2333422). Вихревая горелка содержит корпус с тангенциальным входным и осевым выхлопным патрубками и заключенную в нем вихревую камеру. Вихревая камера включает в себя последовательно и соосно размещенные тангенциальный лопаточный завихритель с торцевой стенкой, оборудованной осевым окном и соплом. Между стенками выхлопного патрубка и сопла образован кольцевой проход. Внутри корпуса расположен узел розжига.
Недостатком прототипа является низкая эффективность сгорания топливно-воздушной смеси.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение эффективности сгорания топливно-воздушной смеси.
Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для сжигания топлива содержит торцевую стенку, первую цилиндрическую стенку, первую коническую стенку, входной патрубок и средство воспламенения, при этом первая цилиндрическая стенка выполнена круговой, первая коническая стенка выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса, первая цилиндрическая стенка с одной стороны присоединена к первой конической стенке со стороны ее большего диаметра, первая цилиндрическая стенка и первая коническая стенка расположены соосно, торцевая стенка присоединена к первой цилиндрической стенке по ее краю со стороны, противоположной первой конической стенке, средство воспламенения расположено в полости, образованной первой цилиндрической стенкой и торцевой стенкой, входной патрубок присоединен к первой цилиндрической стенке тангенциально, в месте присоединения входного патрубка к первой цилиндрической стенке выполнено первое отверстие, отличающейся тем, что в него введены вторая цилиндрическая стенка, вторая коническая стенка, причем вторая цилиндрическая стенка присоединена к первой конической стенке со стороны ее меньшего диаметра, с противоположной стороны ко второй цилиндрической стенке присоединена вторая коническая стенка со стороны ее большего диаметра, вторая цилиндрическая стенка и вторая коническая стенка расположены соосно первой цилиндрической стенке, а торцевая стенка выполнена в виде круга.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом (фиг.1, 2), где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 показан поперечный разрез устройства.
Раскрытие полезной модели
На чертеже обозначены: торцевая стенка 1, первое отверстие 2, камера сгорания 3, коническая часть 4, средство воспламенения 5, цилиндрическая часть 6, конфузор 7, второе отверстие 8, вторая коническая стенка 9, вторая цилиндрическая стенка 10, первая коническая стенка 11, первая цилиндрическая стенка 12, потоки топливно-воздушной смеси 13, входной патрубок 14, форсунка 15.
Основными элементами устройства являются камера сгорания 3, коническая часть 4, цилиндрическая часть 6 и конфузор 7.
Камера сгорания 3 состоит из первой цилиндрической стенки 12 и торцевой стенки 1. Первая цилиндрическая стенка 12 выполнена по форме круговой цилиндрической поверхности. Первая цилиндрическая стенка 12 по одному из краев соединена с торцевой стенкой 1, выполненной в виде круга. Торцевая стенка 1 расположена перпендикулярно оси камеры сгорания 3. Торцевая стенка 1 герметично соединена по периметру с первой цилиндрической стенкой 12. По краю, противоположному торцевой стенке 1, первая цилиндрическая стенка соединена с первой конической стенкой 11.
Первой конической стенкой 11 образована коническая часть 4. Первая коническая стенка 11 выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса. При этом больший диаметр первой конической стенки 11 равен диаметру первой цилиндрической стенки 12, а меньший диаметр первой конической стенки 11 равен диаметру второй цилиндрической стенки 10, описанной далее. Коническая часть 4 расположена соосно с камерой сгорания 3. Первая коническая стенка 11 по краю с большим диаметром герметично соединена с первой цилиндрической стенкой 12. Первая коническая стенка 11 по краю с меньшим диаметром соединена со второй цилиндрической стенкой 10.
Второй цилиндрической стенкой 10 образована цилиндрическая часть 6. Вторая цилиндрическая стенка 10 выполнена в виде круговой цилиндрической поверхности. Диаметр второй цилиндрической стенки 10 в поперечном сечении выполнен равным меньшему диаметру первой конической стенки 11. Цилиндрическая часть 6 расположена соосно с конической частью 4 и камерой сгорания 3. Вторая цилиндрическая стенка 10 по краю, не соединенному с первой конической стенкой 11, соединена со второй конической стенкой 9, описанной далее.
Второй конической стенкой 9 образован конфузор 7. Вторая коническая стенка 9 выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса. При этом больший диаметр края второй конической стенки 9 в поперечном сечении выполнен равным диаметру второй цилиндрической стенки 10. Конфузор 7 расположен соосно с цилиндрической частью 6, конической частью 4 и камерой сгорания 3. Краем второй конической стенки 9 меньшего диаметра образовано второе отверстие 8.
В камере сгорания 3 расположено средство воспламенения 5. В качестве средства воспламенения 5 могут быть использованы, например различные свечи зажигания, факелы или другие устройства для воспламенения топливно-воздушной смеси. Средство воспламенения 5 размещено в камере сгорания 3 вблизи торцевой стенки 1. В первой цилиндрической стенке 12 выполнено первое отверстие 2. Первая цилиндрическая стенка 12 по периметру первого отверстия 2 герметично соединена с входным патрубком 14. Соединение входного патрубка 14 с первой цилиндрической стенкой 12 выполнено с обеспечением возможности беспрепятственного движения потоков топливно-воздушной смеси 13.
Входной патрубок 14 выполнен в виде части трубы. При этом входной патрубок 14 расположен тангенциально к первой цилиндрической стенке 12. При этом ось входного патрубка 14 расположена в плоскости, перпендикулярной оси камеры сгорания 3 и не пересекается с осью камеры сгорания 3. Внутри входного патрубка 14 размещена форсунка 15. Форсунка 15 представляет собой устройство для распыления топлива.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализуется следующим образом.
Через входной патрубок 14 в камеру сгорания 3 поступают топливо и воздух. При этом подача топлива может быть выполнена посредством впрыскивания жидкого или газообразного топлива через форсунку 15. Подача топлива и воздуха может осуществляться как совместно, так и по отдельности. Не зависимо от способа подачи воздуха и топлива во входном патрубке 14 образуется топливно-воздушная смесь. При поступлении топливно-воздушной смеси из входного патрубка 14 в камеру сгорания 3 происходит закручивание потоков топливно-воздушной смеси 13. Потоки топливно-воздушной смеси 13 получают вращательное движение вследствие расположения входного патрубка 14 тангенциально к первой цилиндрической стенке 12. В процессе вращательного движения происходит интенсивное перемешивание потоков топливно-воздушной смеси 13.
После срабатывания средства воспламенения 5 топливно-воздушная смесь сгорает, с получением продуктов сгорания. При этом за счет перемешивания потоков топливно-воздушной смеси 13 в результате вращательного движения потоков топливно-воздушной смеси 13 происходит более полное сгорание топливно-воздушной смеси.
Далее продукты сгорания из камеры сгорания 3 попадают в коническую часть 4. В конической части 4 продукты сгорания продолжают вращательное движение. При этом за счет сужения первой конической стенки 11 от места соединения с первой цилиндрической стенкой 12 до места соединения первой конической стенки 11 со второй цилиндрической стенкой 10, происходит увеличение скорости движения продуктов сгорания. Продукты сгорания из конической части 4 попадают в цилиндрическую часть 6.
Продукты сгорания в процессе интенсивного вращения с высокой температурой выходят из цилиндрической части 6 и через конфузор 7 попадают в топочное пространство теплотехнических устройств. Конфузор 7 на торце цилиндрической части 6 повышает аэродинамическое сопротивление. В следствие повышения аэродинамического сопротивления повышается давление в цилиндрической части бив камере сгорания 3. При повышении давления пропорционально ему растет скорость химических реакций продуктов сгорания. При этом происходит повышение эффективности процесса сгорания топливно-воздушной смеси.
Таким образом, выполнение устройства из камеры сгорания 3 с тангенциально расположенным входным патрубком 14, конической части 4 и цилиндрической части 6 с конфузором 7 обеспечивает повышение эффективности процесса горения топливно-воздушной смеси.