ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области энергетики, а конкретно, к горелочным устройствам для сжигания жидкого топлива и предназначена для использования в энергетических установках малой тепловой мощности.
Известна испарительная горелка, содержащая камеру сгорания, по оси которой установлен испарительный элемент из жаростойкого материала с полостью для приема топлива, форкамерой воспламенения, при этом испарительный элемент имеет высокую теплопроводность, выполнен пористым и установлен в камере сгорания с кольцевым зазором для сжигания просачивающегося топлива на наружной поверхности элемента (а.с. №361586, МПК F 23 D 5/06, F 23 D 3/40, опубл. 07.12.1973 г., Бюл. №1). Недостатком данного горелочного устройства является то, что пористый элемент имеет сложную пространственную структуру, что приводит к неравномерному распределению топлива по поверхности испарительного элемента и как следствие к образованию углесодержащих отложений, уменьшается полнота сгорания, мощности и кпд горелки. Известна испарительная горелка, ближайшая по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятая за прототип, содержащая камеру сгорания, установленную в корпусе с образованием охватывающего ее кольцевого канала с закрытым выходным торцом. Камера сгорания имеет отверстия для подвода воздуха, расположенные на ее боковой поверхности. Отверстия выполнены в виде патрубков, расположенных внутри камеры сгорания и вблизи ее выходного сечения. На входе камеры сгорания закреплен испарительный элемент из пористого жаростойкого материала, сообщенный с каналом подвода топлива. Испарительный элемент выполнен плоским, расположен по всей поверхности передней торцевой стенки камеры сгорания и имеет центральное отверстие. За испарительным элементом в камере сгорания по ее оси расположен запальный элемент, установленный в форкамере воспламенения, в которой имеются отверстия для подвода в нее
воздуха. Оси патрубков подвода воздуха в камеру сгорания ориентированы по касательной к мнимой окружности. С наружной стороны камеры сгорания, со стороны кольцевого канала, патрубки имеют направляющие козырьки. На выходе камеры сгорания установлено сопло (патент №48619, МПК F 23 D 5/00 опубл. 27.10.2005 Бюл. №30). Данное горелочное устройство имеет сложную конструкцию, объем камеры сгорания ограничен соплом, это приводит к тому, что при переходе от режима малой тепловой мощности к большой вследствие значительного увеличения теплонапряженности объема камеры сгорания, увеличивается скорость вихревого потока в камере сгорания, и теплоотдача в пористый элемент. В результате чего топливо начинает вскипать внутри пористого элемента, это приводит к тому, что горелочное устройство начинает выбрасывать отдельные капли топлива, которые не успевают сгорать. Это приводит к уменьшению полноты сгорания и как следствие мощности и кпд горелочного устройства.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель заключается в повышении полноты сгорания жидкого топлива, путем интенсификации процесса сжигания, повышении мощности и кпд горелочного устройства в широком диапазоне работы по тепловой мощности.
Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем камеру сгорания с отверстиями для подвода в нее воздуха установленную в корпусе с образованием охватывающее ее кольцевого канала с закрытым выходным торцом и сообщенного с системой подвода воздуха, на входе которой закреплен испарительный элемент, сообщенный с каналом подвода топлива, запальный элемент, новым является то что, камера сгорания имеет, по меньшей мере, два ряда отверстий для подвода в нее воздуха расположенных на ее боковой поверхности, первый ряд отверстий расположен вблизи испарительного элемента, последний ряд отверстий расположен вблизи выходного сечения камеры сгорания, за камерой сгорания установлена камера дожигания образующая канал с внезапным
расширением. Отверстия первого ряда выполнены тангенциально, а площадь их проходных сечений составляет 20-50% суммарной площади проходных сечений отверстий всех рядов.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
Фиг.1 - продольный разрез горелочного устройства.
Фиг.2 - вид А-А фиг.1
Фиг.3 - вид Б-Б фиг.2
Здесь: 1 - камера сгорания; 2 - корпус; 3 - кольцевой канал; 4 - патрубок для подвода воздуха в кольцевой канал; 5 - первый ряд отверстий для подвода воздуха в камеру сгорания 1; 6 - второй ряд отверстий для подвода воздуха в камеру сгорания 1; 7 - выходной торец кольцевого канала; 8 - испарительный элемент; 10 - канал подвода топлива к испарительному элементу 8; 11 - запальный элемент; 12 - форкамера воспламенения; 13 - отверстие для подвода воздуха в форкамеру воспламенения 12; 9 - центральное отверстие в испарительном элементе 8; 14 - камера дожигания;
Горелочное устройство содержит камеру сгорания 1 установленную в корпусе 2 с образованием охватывающего его кольцевого канала 3 с закрытым выходным торцом 7 и сообщенного с системой подвода воздуха посредством патрубка 4. Камера сгорания 1 имеет два ряда отверстий 5 и 6 расположенных на ее боковой поверхности. Первый ряд отверстий 5 расположен вблизи испарительного элемента 8. Второй ряд отверстий 6 расположен вблизи выходного сечения камеры сгорания 1. Испарительный элемент 8 выполнен плоским, расположен по всей поверхности передней торцевой стенки камеры сгорания 1 и имеет центральное отверстие 9. На входе камеры сгорания расположен запальный элемент 11, установленный в форкамере воспламенения 12, в которой имеется отверстие 13 для подвода в нее воздуха. На выходе из камеры сгорания установлена камера дожигания 14 образующая канал с внезапным расширением.
Работает горелочное устройство следующим образом.
Топливо по каналу 10 подается на испарительный элемент 9 выполненный из пористого жаропрочного материала, пропитывает его и испаряется с его поверхности в сторону камеры сгорания 1 по всей поверхности ее передней торцевой стенки и в сторону форкамеры воспламенения 12, в которой установлен запальный элемент 11. Для запуска горелочного устройства к запальному элементу 11 подается электрический ток. Воздух необходимый для воспламенения топлива просочившегося через испарительный элемент 8 в форкамеру воспламенения 12 поступает в нее через отверстие 13. За счет нагрева запального элемента 11 топливо интенсивно испаряется и воспламеняется в форкамере 12, откуда через центральное отверстие 9 распространяется в камеру сгорания 1. Воздух поступает через патрубок 4 в кольцевой канал 3 и по нему через два ряда отверстий 5 и 6 в камеру сгорания 1. Первый ряд отверстий 5 расположен вблизи испарительного элемента 8 и отверстия выполнены тангенциальными, а их проходное сечение составляет, 20-50% от суммарной площади проходных сечений отверстий двух рядов. Второй ряд отверстий 6 расположен вблизи выходного сечения камеры сгорания 1. За камерой сгорания установлена камера дожигания 14 образующая канал с внезапным расширением.
Часть воздуха, вытекающего из первого ряда отверстий 5, образует в камере сгорания 1 зону испарения и смешения I и другая часть воздуха, образует зону горения II. При увеличении тепловой мощности, воздуха поступающего из первого ряда отверстий не хватает для полноценного горения и зона горения II перемещается в камеру дожигания 14 образующую канал с внезапным расширением, куда поступает большая часть воздуха, через второй ряд отверстий 6, где происходит сгорание основной массы топлива в зоне III тем самым, отдаляя зону горения II от пористого элемента.
Таким образом, при работе горелочного устройства на разных режимах, зона испарения вблизи пористого элемента мало, зависит от
тепловой мощности горелки и обеспечивает равномерное испарение топлива со всей поверхности пористого элемента, тем самым, обеспечив полное сгорание горючей смеси и как следствие этого повышение мощности и кпд горелочного устройства. Предлагаемое горелочное устройство также позволяет снизить содержание вредных веществ в продуктах сгорания в широком диапазоне работы по тепловой мощности.