| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2151957
РАДІАЦІЙНИЙ ГОРЕЛКА
Ім'я винахідника: Шмельов В.М .; Марголін А.Д.
Ім'я патентовласника: Інститут хімічної фізики РАН ім. М.М. Семенова
Адреса для листування: 117977, Москва, вул. Косигіна 4, Інститут хімічної фізики РАН, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 1999.03.03
Винахід відноситься до теплоенергетики, а саме до радіаційним пальників, і може застосовуватися для побутових і промислових потреб в різних теплоенергетичних установках, в побутових і комунально-побутових газових плитах, обігрівачах, сушарках, печах. У радіаційної пальнику, що містить корпус, інжектор у вигляді газового сопла зі змішувальної трубкою і керамічну перфоровану випромінює насадку, керамічна перфорована випромінює насадка виконана з можливістю виконання додатково функцій екрану і рефлектора, для чого вона виконана в об'ємній конфігурації у вигляді порожнин з поперечним розміром і глибиною не менше 10 мм, причому перфорованими є тільки дно порожнин або тільки стінки, або стінки і дно, що підвищує екологічні та експлуатаційні характеристики і забезпечує повне згорання палива і різке зниження кількості СО в продуктах згоряння, підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до теплоенергетики, а саме до радіаційним пальників і може застосовуватися для побутових і промислових потреб в різних теплоенергетичних установках, в побутових і комунально-побутових газових плитах, обігрівачах, сушарках, печах.
Відома промислова пальник (патент США N 5174744 від 29.12.92) з низькими викидами CO і NO x в атмосферу, яка складається з вузла змішування палива і окислювача, перфорованої керамічної плити (насадки), над якою відбувається спалювання газу, і легкого сітчастого екрану, який, нагріваючись полум'ям пальника, збільшує температуру поверхні, що випромінює насадки і сприяє окисленню CO в CO 2, зменшуючи викиди CO в атмосферу, при цьому екран встановлюється над пальникової плитою на відстані, що залежить від довжини полум'я.
Недоліком такого пальника є недостатнє зниження викиду оксиду вуглецю, слабка механічна міцність легкого сітчастого екрану і його покриття у вигляді спеціальної керамічної піни, а й істотне ускладнення виготовлення пальника.
Відома радіаційна пальник (авторське свідоцтво N 2066023, кл. F 23 D 14/12, 1994), що містить корпус з перфорованої кришкою, що грає роль радіаційного екрану, забезпеченою в вихідному ділянці корпусу випромінює насадкою.
Недоліком такого пальника є високі вимоги до термічної і окислювальної стійкості кришки-екрану, що визначають необхідність використання дорогих сортів нікелевих сталей. Наявність кришки-екрану збільшує гідравлічний опір, погіршує стійкість горіння на низькому тиску палива і не забезпечує зниження окису вуглецю в продуктах згорання нижче 0,008%.
Відома промислова пальник підвищеної теплової потужності з температурою випромінювача 1473-1723K (А.К.Родін. Газове променисте опалення. Л .: Недра, 1987, с. 21-23, рис.2.4) з керамічної насадкою, що має ряд прямокутних щілин, виконаних за типом плоского раптового розширення.
Недоліком такої щілинний пальника є виникнення проскока полум'я при зниженні питомого теплового навантаження через надмірну ширини каналів і здійснення в просторі між перегородками при високій теплової навантаженні факельного режиму горіння з підвищеною температурою в зоні горіння, що приводить до збільшення оксидів азоту в продуктах згоряння. Іншими недоліками є слабка механічна міцність довгих тонких перегородок між каналами, а й (через їх прогріву) широка діаграма спрямованості випромінювання.
Найбільш близьким технічним рішенням з технічної сутності і досягається результату є пальник інфрачервоного випромінювання, що містить корпус з прилеглим до нього рефлектором, інжектор у вигляді газового сопла і розміщеної у вхідному ділянці корпусу змішувальної трубки, відбивач, виконаний навпаки вихідного зрізу останньої, і розміщені в вихідному ділянці корпусу з утворенням камери горіння керамічна випромінює насадка з плоскою вхідний і випромінює поверхнями і сітка-екран (авторське свідоцтво N 2084762, кл. F 23 D 14/12, 1994).
Згоряння паливно-повітряної суміші в цій пальнику відбувається в основному в приповерхневої зоні всередині каналів і на поверхні випромінюючої насадки, а дожигание незгорілих складових - в просторі між керамічної насадкою і сіткою-екраном. Сітка-екран збільшує радіаційний ККД пальника. Однак застосування сітки призводить до зростання гідравлічного опору тракту, обмежує тривалість служби пальника і не забезпечує достатню зниження викидів СО в атмосферу. Використання рефлектора по периметру пальника і не є достатньо ефективним, хоча і дещо покращує діаграму спрямованості випромінювання.
Завданням винаходу є створення високоефективної радіаційної пальника, яка має підвищеними екологічними і експлуатаційними характеристиками, яка забезпечує повне згорання палива і різке зниження кількості СО в продуктах згоряння, підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива, збільшення її радіаційного ККД, поліпшення діаграми спрямованості випромінювання і дозволяє , крім того, розширювати область її застосування.
Рішення поставленого завдання досягається тим, що в радіаційної пальнику, що містить корпус, інжектор у вигляді газового сопла зі змішувальної трубкою і керамічну перфоровану випромінює насадку, керамічна перфорована випромінює насадка виконана з можливістю виконання додатково функцій екрану і рефлектора, для чого вона виконана в об'ємній конфігурації в вигляді порожнин з поперечним розміром і глибиною не менше 10 мм, причому перфорованими є тільки дно порожнин або тільки стінки, або стінки і дно.
Конструктивні особливості пропонованої пальника забезпечують виникнення сильної радіаційної зворотного зв'язку від стінок порожнин насадки і виключають підмішування холодного навколишнього повітря в зону горіння, внаслідок чого температура внутрішньої поверхні випромінюючих порожнин насадки підвищується і відбувається повне завершення хімічних реакцій, при цьому завдяки низькому гідравлічному опору через відсутність сітки-екрана (функцію екрану виконує сама насадка) підвищується стійкість горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива, а завдяки випромінюванню або хорошому відображенню від протяжних стінок порожнин насадки призводить до значного покращення діаграма спрямованості випромінювання, тобто насадка є одночасно і рефлектором. Крім того, завдяки об'ємної конструкції керамічної насадки зростає питома потужність пальника з одиниці вихідного перетину. Поліпшення екологічних та експлуатаційних характеристик пропонованої пальника дозволяє розширювати область її застосування.
Пропоноване технічне рішення відображено на доданому кресленні, на якому представлений поздовжній розріз пальника з об'ємною керамічної насадкою.
 |
Радіаційна пальник складається з корпусу 1, інжектора у вигляді газового сопла 2 зі змішувальної трубкою 3, керамічної випромінює насадки 4, виконаної в об'ємній конфігурації у вигляді порожнин з перфорованим дном і неперфорованими стінками (а), або не перфоровані дном і перфорованими стінками (b), або перфорованими дном і стінками (c, d). Пальник працює наступним чином. Газ, витікаючи з сопла 2 в змішувальну трубку 3, інжектується необхідну кількість повітря, утворюючи газоповітряну суміш необхідного складу, яка, проникаючи через перфоровану керамічну насадку, згоряє всередині її порожнин поблизу внутрішньої поверхні. Поверхня порожнин насадки розжарюється до високої температури, будучи джерелом потужного інфрачервоного випромінювання. Частина випромінювання замикається в увігнутих порожнинах, поглинається випромінюють стінками і збільшує їх температуру до 1000-1200 o C, що в свою чергу призводить до збільшення радіаційного потоку з поверхні. Увігнута форма і велика глибина порожнин насадки ускладнюють підмішування холодного навколишнього повітря в зону хімічної реакції, а збереження високої температури продуктів, але не перевищує 1200 o C, на відстані близько 10-20 мм від поверхні забезпечує повну завершеність хімічних реакцій, в тому числі доокисление CO в CO 2, і не призводить до утворення помітної кількості окислів азоту. |
Обрані параметри керамічної насадки визначаються наступним чином. Глибина увігнутих порожнин керамічної насадки не менше 10 мм, порівнянна з довжиною зони догорання CO, забезпечує повну завершеність хімічних реакцій в умовах, що виключають їх "загартування" через усунення проникнення холодного навколишнього повітря в зону хімічної реакції. Великий поперечний розмір порожнин, не менше 10 мм, робить можливим перфорування дна і стінок порожнин насадки великою кількістю циліндричних каналів малого діаметру (менше 1 мм) і визначає незначне гідравлічний опір течією продуктів згоряння, що підвищує стійкість горіння в широкому діапазоні витрат палива.
Конструкція об'ємної насадки з порожнинами, які мають лінійний профіль поверхні (див. Креслення, а-с), володіє додатковою перевагою, пов'язаних з технологічністю і простотою виготовлення, дозволяє вирішити поставлену задачу і досягти зазначений технічний результат. Найкращий результат може бути досягнутий в більш складної конструкції об'ємної насадки з порожнинами, поверхня яких профілюється за спеціальним законом для досягнення однакової температури всій внутрішній поверхні порожнин насадки (ізотермічна стінка (див. Креслення, d) і формування спрямованого потоку випромінювання, що є стандартною задачею радіаційної динаміки.
Експериментальні дослідження показали, що навіть в спрощеному конструктивному виконанні пропонована радіаційна пальник з керамічної насадкою у вигляді однієї увігнутою порожнини шестикутного постійного перетину глибиною 50 мм і поперечним розміром 55 мм з плоскими перфорованими випромінюють стінками має високі енергетичні та екологічні параметри. Пальник стійко працювала в широкому діапазоні витрат газу аж до гранично низькою при питомій теплової потужності до 30-50 кВт / м 2, мала високу температуру поверхні до 1200 o C в штатному режимі роботи при радіаційному ККД 60-65%, рекордно низьку концентрацію CO в продуктах згоряння - менше 0,0003% і поліпшену діаграму спрямованості випромінювання. Збільшення кількості увігнутих порожнин в насадці призводить до підвищення ефективності експлуатаційних параметрів пальника.
Таким чином, всі конструктивні елементи пальника спрямовані на вирішення поставленого завдання і досягнення зазначеного технічного результату - підвищення екологічних і експлуатаційних характеристик пальника шляхом забезпечення повного згоряння палива і різкого зниження кількості CO, підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива, збільшення її радіаційного ККД і поліпшення діаграми спрямованості випромінювання.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Радіаційна пальник, що містить корпус, інжектор у вигляді газового сопла зі змішувальної трубкою і керамічну перфоровану випромінює насадку, яка відрізняється тим, що керамічна перфорована випромінює насадка виконана з можливістю виконання додатково функцій екрану і рефлектора, для чого вона виконана в об'ємній конфігурації у вигляді порожнин з поперечним розміром і глибиною не менше 10 мм, причому перфорованими є тільки дно порожнин, або тільки стінки, або стінки і дно.
Версія для друку
Дата публікації 29.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.