ГАЗОВАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в бытовых и промышленных установках.
Известна газовая горелка (см. Басаргин Т.Л., Захаров Л.К., Сундиков И.И., Свириденко Н.А., Газовая горелка, авт. св. СССР №1216566, кл. F23D 14/02, Бюл. №9 от 07.03.86.), содержащая корпус с крышкой, смеситель, конусную обечайку с рядом отверстий, радиальные пазы, где с целью повышения экономичности, пазы и проточка выполнены на торце огневой головки, причем крышка установлена с образованием зазора с головкой в зоне проточки, сообщенной с указанным зазором.
Недостатком данного изобретения является отсутствие регенерации тепла путем теплопроводности и интенсификации теплообмена, вместо которых используется рециркуляция продуктов сгорания, что может быть малоэффективным мероприятием (т.к. содержание основного окислителя (кислорода) в продуктах неполного сгорания стабилизирующего пламени -меньше, чем в окружающем воздухе).
Известна газовая горелка (см. Быков А.Н., Красяков И.Р., Красяков А.И., Газовая горелка, авт. св. СССР №1416800, кл. F23D 14/04, Бюл. №30 от 15.08.88.), содержащая смеситель с газоподающим соплом на входе и огневой камерой на выходе, крышку с огневыми каналами, отражатель, где с целью с целью повышения степени использования топлива при размещении огневой камеры над поверхностью плиты, отражатель снабжен ограничительным кольцевым экраном, примыкающим к отражателю сверху, причем поверхность отражателя выполнена в виде сопряженных частей сферы.
Недостатками данного изобретения являются: 1) большая масса и габариты экрана и отражателя, что трудноосуществимо на стандартной бытовой газовой плите; 2) плохая рециркуляция продуктов сгорания и недостаточный подвод воздуха из-за специфики конструктивной схемы; 3) отсутствие регенерации тепла путем теплопроводности; 4) отсутствие интенсификации теплоотдачи к ненагретой свежей порции газа.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели и взятом за прототип является изобретение «Газовая горелка» (см. Анненков В.З., Рагозин Ю.А., Гриненко Г.Ф., Джулик П.К., Газовая горелка, авт. св. СССР №1252549, кл. F23D 14/00, Бюл. №31 от 23.08.86.), содержащая корпус со смесительной камерой и головкой, крышку, в которой с целью повышения экономичности путем обеспечения оптимальных режимов горения при сжигании природного и сжиженного газов, крышка установлена с возможностью поворота относительно оси корпуса и снабжена фиксатором ее положения в двух позициях.
Недостатками данного изобретения являются: 1) недостаточное обеспечение оптимальных режимов горения при сжигании природного и сжиженных газов, т.к. поворот крышки не может гарантировать полноту сгорания топлива, которая зависит не только от площади огневых отверстий, но и от температуры нагретого топлива; 2) отсутствие регенерации тепла.
Решаемой задачей предлагаемой полезной модели является повышение экономичности сжигания топлива за счет регенерации тепла от пламени к потоку ненагретого газа.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в снижении потребления топлива при эксплуатации газовой горелки.
Технический результат достигается тем, что в газовой горелке, содержащей корпус со смесительной камерой и головкой, крышку, для обеспечения регенерации тепла крышка соединена со стержнем, а стержень соединен с интенсификатором теплоотдачи;
крышка имеет выступы для большего поглощения тепла от внешней стороны поверхности пламени, причем для снижения потерь тепла в окружающую среду поверхность выступов крышки с внешней стороны выполнена с теплоизоляцией;
интенсификатор теплоотдачи установлен внутри конфузора, причем поток газа, проходящего через конфузор, увеличивает свою скорость.
Для пояснения технической сущности предлагаемой полезной модели рассмотрим фиг.1, где: 1 - канал подвода газа; 2 - корпус; 3 - смесительная камера; 4 - головка; 5 - зазор; 6 - огневые отверстия; 7 - крышка; 8 - стержень; 9 - интенсификатор теплоотдачи.
На фиг.2, 3 изображен возможный вариант исполнения крышки 7, где крышка 7 имеет выступы 11, также предлагается размещение интенсификатора теплоотдачи 9 на стержне 8 внутри конфузора 10.
Рассмотрим работу газовой горелки. При работе газ (например, природный газ) подводится по каналу 1, далее в смесительной камере 3 смешивается с воздухом, воспламеняется, через огневые отверстия 6 языки пламени выходят за пределы головки 4 и смесительной камеры 3. При сгорании топлива выделяется тепло, часть тепла передается нагреваемому объекту, к примеру, чайнику с водой, другая часть тепла - потери в окружающую среду. В данном случае с целью уменьшения потерь тепла предлагается аккумулировать часть тепла при помощи системы - крышки 7, соединенной стержнем 8 с интенсификатором теплоотдачи 9, которые целесообразно изготовлять из металлов (например, меди) или металлических сплавов с высоким коэффициентом теплопроводности. Таким образом, при горении часть тепла поглощается материалом крышки 7, передается по стержню 8 интенсификатору теплоотдачи 9. Ненагретый газ, проходя через канал подвода газа 1, частично нагревается, происходит регенерация тепла с интенсификацией теплоотдачи. Интенсификатор теплоотдачи 9 может быть выполнен, к примеру, в виде шнекового завихрителя, трубки с искусственной шероховатостью, ребер, пористой металлической вставки, скрученной металлической проволоки, устройства, закручивающего поток, развитой поверхности с выемками и выступами, т.е. с применением пассивных методов интенсификации теплообмена (см. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В., Щелчков А.В., Каськов С.И., Гуреев В.М., Вчера, сегодня и завтра интенсификации теплообмена. Труды пятой Российской конференции по теплообмену. T.1. - М. Издательский дом МЭИ, 2010. - С.37-40.).
При использовании конструкции с конфузором 10 (см. фиг.2) поток газа ускоряется, т.к. уменьшается проходное сечение, при этом достигается дополнительная интенсификация теплоотдачи. При использовании выступов 11, например, в виде лепестков, достигается дополнительная аккумуляция тепла от внешней поверхности пламени, данное количество тепла переходит от выступов 11 к крышке 7 и далее - по стержню 8 к интенсификатору теплоотдачи 9. Возможно исполнение выступов 11 с теплоизоляционным слоем с наружной стороны (в полезной модели не приводится), с целью достижения максимального поглощения тепла от внешней поверхности пламени и минимальных потерь тепла в окружающую среду.
Проведены эксперименты на бытовой газовой плите с газовой горелкой, где отсутствовал конфузор 10, а крышка 7 была соединена со стержнем 8, причем интенсификатором теплоотдачи 9 являлась скрученная медная проволока. Получены следующие результаты: по сравнению с обычной горелкой, у которой нет регенерации тепла, отсутствует стержень и интенсификатор теплоотдачи, экономия (по объему) природного газа составила около 33% при кипячении 0,2 л воды и 16% при кипячении 3 л воды. Данные результаты позволяют констатировать эффективность и экономичность работы предлагаемой полезной модели.
Предлагаемая газовая горелка является экономичной в использовании и может эффективно применяться в областях энергетики, в бытовых газовых плитах, в котельных, работающих на газу.