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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2160419

ГАЗОВИЙ ГЕНЕРАТОР ТЕПЛА УСТАНОВКИ ПІДІГРІВУ ВОДИ ДЛЯ ОПАЛЕННЯ
І / АБО ГАРЯЧОГО ВОДОПОСТАЧАННЯ

Ім'я винахідника: Євсєєв Г.А.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Теплові Екологічні Технології"
Адреса для листування: 125438, Москва, вул. Онежская 8-10, ЗАТ "ТЕТ"
Дата початку дії патенту: 1999.05.18

Газовий генератор тепла установки підігріву води для опалення та / або гарячого водопостачання містить камеру згоряння з вогневим днищем, забезпеченим отвором (отворами), стабілізатор (стабілізатори) полум'я в камері згоряння, форсунку (форсунки) для подачі і змішання газоподібного палива з повітрям. Форсунка виконана у вигляді двоступеневого ежектора і кільцевого сопла завіси. Перший ступінь ежектора виконана з відношенням площі виходу центрального сопла F ₁ до сумарної площі F ₀ ежектірующее сопел F ₁ / F ₀ = К ₁Ч (М _r / М _в)Ч L ₀^2, де M _r і M _в - молекулярні маси відповідно горючого газу і повітря; L ₀ - стехиометрический коефіцієнт. Камера змішування першого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₂ = K ₂Ч F _1. Кільцевий сопло другого ступеня ежектора утворено зовнішньої стінкою камери змішання першого ступеня і водним розчином камери змішання другого ступеня ежектора, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, повідомлено з атмосферою і виконано з площею виходу F ₃ = K ₃Ч F _1. Камера змішування другого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₄ = K ₄Ч F _1. Кільцевий сопло завіси утворено зовнішньої стінкою камери змішання другого ступеня і внутрішньою поверхнею циліндричного вкладиша в отвір вогневого днища, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, повідомлено з атмосферою і виконано з площею поперечного перерізу F ₅ = K ₅Ч F _1, де чисельні значення коефіцієнтів рівні: K ₁ = 0,18 - 0,22; K ₂ = 1,0 - 2,0; K ₃ = 4,5 -6,5; K ₄ = 5,0 - 6,5; K ₅ = 1,4 - 1,8. Винахід забезпечує більш високу надійність роботи і екологічну чистоту газового генератора тепла.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використано в установках підігріву води для опалення та / або гарячого водопостачання будинків і споруд децентралізованим чином.

Відомий газовий генератор тепла установки для водяного опалення і / або гарячого водопостачання (див. Патент РФ N 2018771, кл. F 23 D 14/00, 23/00, 1994), взятий за прототип і містить камеру згоряння з вогневим днищем, забезпеченим отворами, встановлені співвісно відповідним отворам вогневого днища в камері згоряння стабілізатори полум'я і з протилежного боку днища - форсунки для подачі і змішання газоподібного палива з повітрям, кожна з яких виконана у вигляді ежектора з ежектірующее соплами, повідомленими з джерелом горючого газу, рівномірно розташованими по периметру і нахиленими під кутом до осі центрального сопла, повідомленого з атмосферою.

Недолік зазначеного газового генератора тепла установки для водяного опалення і / або гарячого водопостачання полягав в тому, що вихід кожної форсунки був віддалений від вогневого днища, а ежектор для попереднього змішування газоподібного палива з повітрям був одноступінчастим. В процесі експлуатації описаного вище генератора тепла спостерігалися неприпустимі проскоки полум'я всередину форсунки, наприклад при зміні (включення / виключення) числа працюючих форсунок, при цьому полум'я стабілізувалося всередині форсунки на ежектірующее соплах. Підсмоктуватиметься через кільцевої зазор між форсункою і днищем потік повітря не був достатнім чином організований, тоді як цей потік повітря повинен головним чином виконувати функцію завіси, тобто забезпечувати відсутність контакту згорілої суміші в камері згоряння з попередньо перемішаної паливної сумішшю на виході форсунки і як наслідок відсутність горіння на її виході.

В основу винаходу поставлена ​​задача розробити газовий генератор тепла установки підігріву води для водяного опалення і / або гарячого водопостачання, вільний від зазначених недоліків при забезпеченні високої екологічної чистоти, наприклад класу "блакитний ангел", установки в цілому.

Поставлена ​​мета досягається тим, що в газовому генераторі тепла установки підігріву води для опалення та / або гарячого водопостачання, що містить камеру згоряння з вогневим днищем, забезпеченим отвором (отворами), стабілізатор (стабілізатори) полум'я в камері згоряння і з протилежного боку днища - форсунку ( форсунки) для подачі і змішання газоподібного палива з повітрям, виконану у вигляді ежектора з ежектірующее соплами, повідомленими з джерелом горючого газу, рівномірно розташованими по периметру повідомленого з атмосферою центрального сопла і нахиленими під кутом до його осі, форсунка виконана у вигляді двоступеневого ежектора і кільцевого сопла завіси.

Перший ступінь ежектора виконана з відношенням площі виходу центрального сопла F ₁ до сумарної площі виходів ежектірующее сопел F ₀

F ₁ F ₀ = K ₁Ч (M _г / M _в)Ч L ₀² (K ₁ = 0,18 ... 0,22),

де M _г і М _в - молекулярні маси відповідно горючого газу і повітря, L ₀ - стехиометрический коефіцієнт. Камера змішування першого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₂

F ₂ = K ₂Ч F ₁ (K ₂ = 1,0 ... 2,0).

Кільцевий сопло другого ступеня ежектора утворено зовнішньої стінкою камери змішання першого ступеня в її вихідний частині і вхідним розтрубом камери змішання другого ступеня ежектора, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад, за допомогою пілонів, повідомлено з атмосферою і виконано з площею виходу F ₃

F ₃ = K ₃Ч F ₁ (K ₃ = 4,5 ... 6,5).

Камера змішування другого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₄

F ₄ = K ₄Ч F ₁ (K ₄ = 5,0 ... 6,5).

Кільцевий сопло завіси утворено зовнішньої стінкою камери змішання другого ступеня і внутрішньою поверхнею циліндричного вкладиша в отвір вогневого днища, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад, за допомогою пілонів, повідомлено з атмосферою і виконано з площею поперечного перерізу F _5,

F ₅ = K ₅Ч F ₁ (K ₅ = 1,4 ... 1,8).

Чисельні значення коефіцієнтів в наведених вище співвідношеннях обрані з умови забезпечення в першого ступеня ежектора форсунки коефіцієнта надлишку окислювача, рівного 0,4 ... 0,6, і коефіцієнта надлишку окислювача для форсунки в цілому, який дорівнює 1,2 ... 1,4 .

При цьому можливі наступні варіанти і комбінації варіантів виконання газового генератора тепла і його форсунки:

- Вхід камери змішання першого ступеня ежектора виконаний у формі конфузора,

- Вихід камери змішання першого ступеня ежектора виконаний у формі дифузора,

- Вхідна частина камери змішання другого ступеня ежектора після розтруба виконана в формі конфузора,

- Вихід камери змішання другого ступеня ежектора виконаний у формі дифузора,

- Стабілізатор полум'я, наприклад, у формі конуса, зверненого вершиною в бік форсунки, встановлений на торці вкладиша, наприклад, за допомогою стійок.

Виконання форсунки газового генератора тепла у вигляді двоступеневого ежектора і кільцевого сопла завіси дозволяє забезпечити в першого ступеня ежектора такий коефіцієнт надлишку окислювача, при якому в цьому ступені відсутня горіння, а на виході другого ступеня ежектора отримати попередньо перемішану паливну суміш з коефіцієнтом надлишку окислювача, що забезпечує ефективну (високий ККД) роботу установки підігріву води для опалення та / або гарячого водопостачання з екологічно чистим вихлопом. Запропоноване технічне рішення усуває проскок полум'я в першу щабель ежектора і горіння всередині форсунки на ежектірующее соплах.

У другому рівні ежектора паливна суміш є горючою.

У цьому ступені в принципі можливий проскакування полум'я при великих збуреннях тиску в камері згоряння, наприклад, при зміні числа працюючих форсунок (включення / виключення). Однак запропонована конструкція форсунки забезпечує такі умови, при яких швидкість потоку в другому ступені ежектора значно (на порядок) перевищує нормальну швидкість горіння. Це виключає стабілізацію полум'я всередині пальника навіть при проскоке полум'я.

Кільцевий сопло завіси з пілонами на його вході запобігає контакт між продуктами згоряння і паливної сумішшю на виході форсунки, що є додатковим чинником для усунення проскока полум'я.

Установка стабілізатора полум'я на торці вкладиша, наприклад, за допомогою стійок є в свою чергу додатковим фактором для усунення проскока полум'я, так як стійки розташовуються за зоною завіси і при нагріванні не є джерелами запалювання. Крім того, закріплення стабілізатора на стійках дозволяє здійснити попередню збірку з точною центруванням стабілізатора щодо осі форсунки, що істотно для організації процесу горіння в камері згоряння.

Експериментальна відпрацювання газового генератора тепла з форсункою у вигляді двоступеневого ежектора і з кільцевих соплом завіси показала, що навіть при великих збуреннях тиску в камері і викиді полум'я через кільцеве сопло другого ступеня полум'я всередині форсунки не стабілізується і після зняття обурення відновлюється нормальний процес роботи форсунки і горіння в камері згоряння.

Розглянемо конкретний приклад розрахунку і виконання форсунки

Нехай як горючий газ використовується метан, тиск подачі газу в установку рівною 2000 Па, теплова потужність газового генератора тепла становить 100 кВт, а камера згоряння містить вісім форсунок з тепловою потужністю 12,5 кВт кожна. Стехиометрический коефіцієнт L ₀ для суміші метан-повітря дорівнює 17,16, молекулярна маса метану М _г = 16, а молекулярна маса повітря M _в = 29. Подача газу здійснюється через три отвори діаметром 1,7 мм, при цьому з урахуванням вхідних втрат тиску витрата газу через форсунку складе 0,25 г / с, що при нижчої теплотворної здатності метану 50 МДж / кг забезпечує задану теплову потужність форсунки. Виберемо діаметр центрального сопла, рівний 17 мм, тоді F ₁ / F ₀ = 33,3. При цьому K ₁ = 0,205. Приймемо K ₂ = 1,5, K ₃ = 5,5, K ₄ = 5,7, K ₅ = 1,6. Розрахунки показують, що при розрідженні в камері згоряння, що дорівнює 1,5 ... 3 Па, типовому для камери згоряння установки, в першого ступеня ежектора коефіцієнт надлишку окислювача дорівнює 0,49. . .0,50, На виході другого ступеня - 1,13 ... 1,21, для форсунки в цілому (з урахуванням повітря завіси) - 1,22 ... 1,33 відповідно. При цьому швидкість газової суміші на виході другого ступеня форсунки складе 3,0 ... 3,2 м / с, а нормальна швидкість горіння метану при коефіцієнті надлишку окислювача, що дорівнює 1,13 ... 1,21, буде 0,28. ..0,24 м / с відповідно.

На фіг. 1 - 9 представлені схема газового генератора тепла і варіанти виконання форсунки.

Газовий генератор тепла (фіг. 1) містить камеру згоряння з вогневим днищем 1, забезпеченим отвором (отворами) 2, стабілізатор (стабілізатори) полум'я 3 в камері згоряння і з протилежного боку днища - форсунку (форсунки) 4 для подачі і змішання газоподібного пального з повітрям, виконану у вигляді двоступеневого ежектора 5 з ежектірующее соплами 6, повідомленими з джерелом горючого газу, рівномірно розташованими по периметру повідомленого з атмосферою центрального сопла 7 і нахиленими під кутом до його осі, і кільцевого сопла завіси 8.

Перший ступінь ежектора форсунки (фіг. 2) виконана з відношенням площі виходу центрального сопла F ₁ до сумарної площі виходів ежектірующее сопел F ₀

F ₁ F ₀ = K ₁Ч (M _г / M _в)Ч L ₀² (K ₁ = 0,18 ... 0,22),

де M _г і М _в - молекулярні маси відповідно горючого газу і повітря, L ₀ - стехиометрический коефіцієнт. Камера змішування 9 першого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₂

F ₂ = K ₂Ч F ₁ (K ₂ = 1,0 ... 2,0).

Кільцевий сопло 10 другого ступеня ежектора утворено зовнішньою стінкою 11 камери змішання першого ступеня в її вихідний частині і вхідним розтрубом 12 камери змішання 13 другого ступеня ежектора, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад, за допомогою пілонів 14, повідомлено з атмосферою і виконано з площею виходу F ₃

F ₃ = K ₃Ч F ₁ (K ₃ = 4,5 ... 6,5).

Камера змішування 13 другого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₄

F ₄ = K ₄Ч F ₁ (K ₄ = 5,0 ... 6,5).

Кільцевий сопло завіси утворено зовнішньою стінкою 15 камери змішання другого ступеня і внутрішньою поверхнею циліндричного вкладиша 16 в отвір вогневого днища, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад, за допомогою пілонів 17, повідомлено з атмосферою і виконано з площею поперечного перерізу F ₅

F ₅ = K ₅Ч F ₁ (K ₅ = 1,4 ... 1,8).

Вхід камери змішання 9 першого ступеня може бути виконаний у формі конфузора 18 (фіг. 3).

Вихід камери змішання 9 першого ступеня може бути виконаний у формі дифузора 19 (фіг. 4).

Можлива й комбінація варіантів виконання камери змішання 9 першого ступеня ежектора (фіг. 5), коли вхід камери змішання виконаний у формі конфузора 18, а вихід - у формі дифузора 19.

Вхідна частина камери змішання 13 другого ступеня ежектора після розтруба може бути виконана у формі конфузора 20 (фіг. 6).

Вихід камери змішання 13 другого ступеня ежектора може бути виконаний у формі дифузора 21 (фіг. 7).

Можлива й комбінація варіантів виконання камери змішання 13 другого ступеня ежектора (фіг. 8), коли вхід камери змішання після розтруба виконаний у формі конфузора 20, а вихід - у формі дифузора 21.

Стабілізатор полум'я 3, наприклад, у формі конуса, зверненого вершиною в бік форсунки, може бути встановлений на торці вкладиша 16, наприклад, за допомогою стійок 22 (фіг. 9).

Формула винаходу

1. Газовий генератор тепла установки підігріву води для опалення та / або гарячого водопостачання, що містить камеру згоряння з вогневим днищем, забезпеченим отвором (отворами), стабілізатор (стабілізатори) полум'я в камері згоряння і з протилежного боку днища форсунку (форсунки) для подачі і змішання газоподібного палива з повітрям, виконану у вигляді ежектора з ежектірующее соплами, повідомленими з джерелом горючого газу, рівномірно розташованими по периметру повідомленого з атмосферою центрального сопла і нахиленими під кутом до його осі, що відрізняється тим, що форсунка виконана у вигляді двоступеневого ежектора і кільцевого сопла завіси , перший ступінь ежектора виконана з відношенням площі виходу центрального сопла F ₁ до сумарної площі виходів ежектірующее сопел F ₀

F ₁ / F ₀ = K ₁Ч (M _г / M _в)Ч L ₀^2,

де M _г і M _в - молекулярні маси відповідно горючого газу і повітря;

L ₀ - стехиометрический коефіцієнт,

камера змішання першого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₂

F ₂ = K ₂Ч F _1,

кільцеве сопло другого ступеня ежектора утворено зовнішньої стінкою камери змішання першого ступеня в її вихідний частині і вхідним розтрубом камери змішання другого ступеня ежектора, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад за допомогою пілонів, повідомлено з атмосферою і виконано з площею виходу F ₃

F ₃ = K ₃Ч F _1,

камера змішання другого ступеня ежектора виконана з площею поперечного перерізу F ₄

F ₄ = K ₄Ч F _1,

кільцеве сопло завіси утворено зовнішньої стінкою камери змішання другого ступеня і внутрішньою поверхнею циліндричного вкладиша в отвір вогневого днища, з'єднаними між собою у вхідній частині сопла, наприклад за допомогою пілонів, повідомлено з атмосферою і виконано з площею поперечного перерізу F ₅

F ₅ = K ₅Ч F _1,

де чисельні значення коефіцієнтів рівні: K ₁ = 0,18 - 0,22; K ₂ = 1,0 - 2,0; K ₃ = 4,5 - 6,5; K ₄ = 5,0 - 6,5; K ₅ = 1,4 - 1,8.

2. Газовий генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що вхід камери змішання першого ступеня ежектора виконаний у формі конфузора.

3. Газовий генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що вихід камери змішання першого ступеня ежектора виконаний у формі дифузора.

4. Газовий генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що вхідна частина камери змішання другого ступеня ежектора після розтруба виконана в формі конфузора.

5. Газовий генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що вихід камери змішання другого ступеня ежектора виконаний у формі дифузора.

6. Газовий генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що стабілізатор полум'я, наприклад, у формі конуса, зверненого вершиною в бік форсунки, встановлений на торці вкладиша, наприклад, за допомогою стійок.

Версія для друку
Дата публікації 26.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів