| 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 RU2151956
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, керамічну перфоровану випромінює насадку і радіаційний екран, радіаційний екран виконаний у вигляді набору протяжних геометричних елементів, наприклад пластин, циліндрів, виготовлених з кварцу або кераміки, що утворюють осередки-отвори з поперечним розміром осередків не менше 10 мм і висотою не менше поперечного розміру осередків, які мають відносне сумарний прохідний перетин більше 0,8, і віддалений від поверхні насадки на відстань, що не перевищує поперечний розмір осередків, але не більше однієї третини поперечного розміру насадки, що забезпечує повноту згоряння палива і різке зниження кількості СО в продуктах згоряння, підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива, збільшення радіаційного ККД, поліпшення діаграми спрямованості випромінювання і розширення області застосування пальника.
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 29.12.92г.) З низькими викидами СО 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 матриці і сприяє окисленню СО в CO 2, зменшуючи викиди СО в атмосферу, при цьому екран встановлюється над пальникової плитою на відстані, що залежить від довжини полум'я.
Недоліком такого пальника є слабка механічна міцність легкого металевого сітчастого екрану і його покриття у вигляді спеціальної керамічної піни, а й істотне ускладнення виготовлення пальника.
Відома радіаційна пальник (авторське свідоцтво N 2066023, кл. 6 F 23 D 14/12, 1994), що містить корпус з перфорованої кришкою, що грає роль радіаційного екрану, забезпечений 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%.
Найбільш близьким технічним рішенням 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 керамічну випромінює насадку з плоскою вхідний і випромінює поверхнями і сітку-екран (авторське свідоцтво N 2084762, кл. 6 F 23 D 14/12, 1994). Згоряння паливно-повітряної суміші в цій пальнику відбувається в основному в при поверхневій зоні всередині каналів і на поверхні випромінюючої насадки, а дожигание незгорілих складових в просторі між керамічної матрицею і сіткою-екраном. Застосування сітки-екрана збільшує радіаційний ККД пальника. Однак застосування сітки збільшує гідравлічний опір тракту, обмежує тривалість служби пальника і не забезпечує достатню зниження викидів CO в атмосферу. Використання рефлектора по периметру пальника і не є достатньо ефективним, хоча і дещо покращує діаграму спрямованості випромінювання.
Завданням винаходу є створення пальника, яка має підвищеними екологічними і експлуатаційними характеристиками, яка зможе забезпечити повноту згоряння палива і різке зниження кількості CO в продуктах згорання, підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива, збільшення радіаційного ККД, поліпшення діаграми спрямованості випромінювання і розширення області застосування пальника.
Рішення поставленого завдання досягається тим, що в радіаційної пальнику, що містить корпус, інжектор у вигляді газового сопла зі змішувальної трубкою, керамічну перфоровану випромінює насадку і радіаційний екран, радіаційний екран виконаний у вигляді набору протяжних геометричних елементів, наприклад пластин, циліндрів, виготовлених з кварцу або кераміки, що утворюють осередки-отвори з поперечним розміром осередків не менше 10 мм і висотою не менше поперечного розміру осередків, які мають відносне сумарний прохідний перетин більше 0,8, і віддалений від поверхні насадки на відстань, що не перевищує поперечний розмір осередків, але не більше однієї третини поперечного розміру насадки.
До теперішнього часу радіаційні екрани, що встановлюються над поверхнею насадки в радіаційних пальниках, зазвичай виготовлялися у вигляді металевої сітки або тонкої перфорованої металевої пластини. Несподівано виявилося, що при виконанні радіаційного екрану у вигляді протяжних геометричних елементів з керамічного або кварцового матеріалу експлуатаційні та екологічні характеристики пальника різко зростають. У запропонованій радіаційної пальнику завдяки великій висоті осередків екрану значна частина радіаційного потоку з поверхні випромінюючої насадки відбивається стінками осередків екрану назад, а зона горіння над поверхнею насадки ізолюється від підмішування холодного навколишнього повітря, що призводить до збільшення температури поверхні випромінюючої насадки і відпрацьованих газів до величини , що забезпечує повне завершення хімічних реакцій перед екраном і всередині осередків екрану. Крім того, протяжність елементів екрану покращує діаграму спрямованості випромінювання завдяки відсікання бічного випромінювання, що дозволяє екрану виконувати додаткову функцію рефлектора, а високе відносне сумарний прохідний перетин осередків-отворів екрану (понад 0,8) обумовлює низький гідравлічний опір течією продуктів згоряння, що призводить до підвищенню стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива. Слід зазначити, що в звичайних плоских екранах при збільшенні відносного сумарного прохідного перетину вище 0,5 різко знижується відбивна здатність екрану. Високі експлуатаційні та екологічні характеристики пальника, а й хороша діаграма спрямованості випромінювання розширюють сферу застосування пальника, як потужного джерела інфрачервоного випромінювання.
 |
Пропоноване технічне рішення відображено на доданому кресленні, на якому представлений поздовжній розріз пальника (а) і вид зверху екрану, виконаного у вигляді набору циліндрів. Пропонована радіаційна пальник містить корпус 1, інжектор, виконаний у вигляді газового сопла 2 зі змішувальної трубкою 3, керамічну перфоровану випромінює насадку 4 і радіаційний екран 5, виконаний у вигляді набору протяжних геометричних елементів, наприклад пластин, циліндрів, виготовлених з кварцу або кераміки, що утворюють осередки-отвори з поперечним розміром осередків не менше 10 мм і висотою не менше поперечного розміру осередків, які мають відносне сумарний прохідний перетин більше 0,8. Екран встановлений на відстані H, що не перевищує поперечний розмір осередків, але не більше однієї третини поперечного розміру насадки. |
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 перфоровані стінки керамічної насадки, згорає поблизу її поверхні. Відпрацьовані гази із зони горіння проходять через осередки радіаційного екрану, встановленого безпосередньо над поверхнею насадки, який завдяки суттєвій протяжності його елементів запобігає проникненню холодного повітря в зону реакції, забезпечує повну завершеність хімічних реакцій в умовах, що виключають загартування продуктів неповного перетворення через їх змішування з холодним повітрям, а велика відносне сумарний прохідний перетин, що визначає незначне гідравлічний опір течією продуктів згоряння, забезпечує підвищення стійкості горіння в широкому діапазоні зміни тиску палива.
Поверхня насадки розжарюється до високої температури, будучи джерелом потужного інфрачервоного випромінювання. Радіаційний потік з поверхні насадки проходить через протяжні осередку радіаційного екрану, віддаленого від поверхні насадки на відстань, що не перевищує поперечний розмір осередків, при цьому частина випромінювання відбивається стінками осередків назад і поглинається поверхнею насадки, збільшуючи її температуру і температуру продуктів згоряння до величини 1000-1200 o C. Це в свою чергу призводить до додаткового збільшення радіаційного потоку з поверхні насадки і збільшення радіаційного ККД пальника, а збереження високої температури продуктів згоряння на відстані близько 10 мм від поверхні насадки перед екраном і всередині осередків екрану забезпечує повну завершеність хімічних реакцій, в тому числі доокисление CO в CO 2. Протяжний екран зменшує втрати тепла і випромінювання убік, формуючи теплову струмінь продуктів згорання і спрямований потік випромінювання, виконуючи додаткову функцію рефлектора.
Обрані параметри радіаційного екрану визначаються наступним чином. Поперечний розмір осередків не менше 10 мм при відносному прохідному перерізі більше 0,8 забезпечує незначне гідравлічний опір течією продуктів згоряння, забезпечуючи стійку роботу пальника в широкому діапазоні витрат палива. Висота радіаційного екрану не менше поперечного розміру осередків забезпечує повну завершеність хімічних реакцій в умовах, що виключають їх "загартування" через усунення проникнення холодного навколишнього повітря в зону догорання CO, і забезпечує відображення значної частини радіаційного потоку на поверхню випромінює насадки, призводить до зменшення втрат тепла і випромінювання убік і формуванню теплової струменя продуктів згоряння і направленого потоку випромінювання. Видалення екрану від поверхні насадки на відстань, що не перевищує поперечний розмір осередків, забезпечує достатню прозорість екрану для вихідного випромінювання.
Виготовлення геометричних елементів екрану з поширених сортів кварцу або термостійкої кераміки обумовлює дешевизну і долгожівучесть екрану, а й хороші оптичні характеристики стінок осередків (достатню відображає здатність і малий для кварцу коефіцієнт пропускання інфрачервоного випромінювання в області більш 2-2.5 мкм). Комірчана структура конструкції екрану забезпечує його високу міцність.
Експериментальне дослідження радіаційної пальника з вибраними параметрами радіаційного екрану показало її високу ефективність. При установці радіаційного екрану, виконаного у вигляді набору з 24 тонкостінних кварцових циліндрів висотою 30 мм, діаметром 16 мм, на відстані 5 мм від поверхні стандартної плоскою перфорованої керамічної насадки з каналами діаметром 1 мм призвело до збільшення температури поверхні, що випромінює на 200-250 o C , зростання радіаційного ККД до 60% і зниження концентрації окису вуглецю в 20 разів. Пальник стійко працювала в широкому діапазоні витрат газу, аж до низькою питомою теплової потужності 50-100 кВт / м 2 і відрізнялася хорошою діаграмою спрямованості випромінювання за рахунок істотного зменшення бічного випромінювання.
Таким чином, заявлене технічне рішення конструкції пальника направлено на рішення 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, керамічну перфоровану випромінює насадку і радіаційний екран, що відрізняється тим, що радіаційний екран виконаний у вигляді набору протяжних геометричних елементів, наприклад пластин, циліндрів, виготовлених з кварцу або кераміки, що утворюють осередки -отверстія з поперечним розміром осередків не менше 10 мм і висотою не менше поперечного розміру осередків, що мають відносне сумарний прохідний перетин більше 0,8, і віддалений від поверхні насадки на відстань, що не перевищує поперечний розмір осередків, але не більше однієї третини поперечного розміру насадки .
Версія для друку
Дата публікації 21.03.2007гг
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.