устройство для смешения жидкого и газообразных компонентов
Классы МПК: | F23D11/10 с распыливанием с помощью газообразной среды, например водяного пара |
Автор(ы): | Веремеенко Н.П., Иванов В.А., Сухов А.И., Туртушов В.А. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-03-07 публикация патента:
27.08.2002 |
Изобретение относится к химической отрасли промышленности и энергомашиностроению и может быть использовано в установках для получения смеси различных веществ, находящихся в газообразных и жидком состояниях, а также в различных камерах сгорания и газогенераторах, работающих на жидком и газообразных компонентах топлива. Технический результат, заключающийся в улучшении качества смесеобразования при смешении жидкого и газообразных компонентов, обеспечивается за счет того, что в устройстве для смешения жидкого и газообразных компонентов, содержащем корпус, центральную топливную трубу, установленную в нем с образованием кольцевого канала для подачи распыливающего агента, и диффузорную камеру смешения, согласно изобретению на входе центральной топливной трубы смонтирована предкамера, в стенке которой по оси трубы выполнено отверстие с диаметром, меньшим диаметра топливной трубы для подачи жидкого компонента, а на поверхности предкамеры выполнено отверстие для подачи газообразного компонента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Устройство для смешения жидкого и газообразных компонентов, содержащее корпус, центральную топливную трубу, установленную в нем с образованием кольцевого канала для подачи распыливающего агента, и диффузорную камеру смешения, отличающееся тем, что в нем на входе центральной топливной трубы смонтирована предкамера, в стенке которой по оси трубы выполнено отверстие с диаметром, меньшим диаметра топливной трубы для подачи жидкого компонента, а на поверхности предкамеры выполнено отверстие для подачи газообразного компонента. 2. Устройство для смешения жидкого и газообразных компонентов по п.1, отличающееся тем, что в нем полость предкамеры сообщена с полостью диффузорной камеры смешения магистралью с запорным органом.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к химической отрасли промышленности и энергомашиностроению и может быть использовано в установках для получения смеси различных веществ, находящихся в газообразных и жидком состояниях, а также в различных камерах сгорания и газогенераторах, работающих на жидком и газообразных компонентах топлива. Известно, что для высокого качества распыла вязких жидкостей, например, дизельного и печного топлива, наряду с другими форсунками применяют сопловые форсунки Доброхотова и Казанцева (Витман Л.А., Кацнельсон Б.Д., Палеев И.И., "Распыливание жидкости форсунками". М.: Госэнергоиздат, 1962, с. 148) и форсунки с двухступенчатым подводом распыливающего агента (авт. свид. СССР 830061, кл. F 23 D 11/12, 1948). Однако эти форсунки имеют следующие недостатки:- часть капель топлива при распыле достигает поверхности распыливающей части сопла и коагулируются, что ухудшает качество смеси;
- не пригодны без изменения насадков к образованию топливовоздушной смеси при подаче топлива в газообразном виде (метан, пропан-бутан и т.п.). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газожидкостная форсунка с двухступенчатым подводом распыливающего агента (патент РФ 2043568, 1996 г., F 23 D 11/10). Однако эта форсунка имеет недостаток - непригодна к образованию топливовоздушной смеси при подаче топлива как в жидком, так и в газообразном виде. Задача изобретения - улучшение качества смесеобразования при смешении жидкого и газообразных компонентов. Указанная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем корпус, центральную топливную трубу, установленную в нем с образованием кольцевого канала для подачи распыливающего агента, и диффузорную камеру смешения, на входе центральной топливной трубы смонтирована предкамера, в стенке которой по оси трубы выполнено отверстие с диаметром, меньшим диаметра топливной трубы, для подачи жидкого компонента, а на поверхности предкамеры выполнено отверстие для подачи газообразного компонента, при этом полость предкамеры сообщена с полостью в диффузорной камере смешения магистралью с запорным органом. Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество распыливания и смесеобразования компонентов, находящихся в газообразном и жидком состояниях за счет новой схемы подключения топливной трубы или к подаче жидкого компонента или к подаче газообразного компонента. На чертеже изобретена схема предлагаемого устройства применительно к смесительному элементу камеры сгорания энергоустановки. Основными элементами устройства являются:
1 - корпус;
2 - диффузор;
3 - входная часть (конфузор);
4 - центральная топливная труба;
5 - кольцевая щель (канал), образованная трубой 4 и диффузором 2;
6 - ось;
7 - предкамера;
8 - отверстие для подачи жидкого компонента, например керосина;
9 - отверстие для подачи газообразного компонента, например природного газа;
10 - магистраль;
11 - запорный орган;
12 - вторая ступень распыливания. В предложенном устройстве в корпусе 1 выполнен канал течения одного из газообразных (распыливающего) компонентов, например, воздуха, в виде диффузора 2 с входной частью 3 (конфузором) и образованием с центральной топливной трубой 4 кольцевой щели (канала) 5. При этом топливная труба и канал течения воздуха имеют общую ось 6. На входе топливной трубы 4 выполнена (смонтирована) предкамера 7, в которой по оси 6 выполнено отверстие 8 с диаметром, меньшим диаметра трубы 4, для подачи жидкого компонента, например, керосина, а также в любом другом месте на поверхности предкамеры выполнено отверстие 9 для подачи второго газообразного компонента, например, природного газа. В зависимости от области применения устройства в нем полость 3 входа в диффузор может быть сообщена с предкамерой 7 магистралью 10 с запорным органом 11, а также может быть выполнено со второй ступенью 12 распыливания как предложено в прототипе. Применительно к камерам сгорания, например, газотурбинных установок, геометрические размеры щели 5 и диаметра центральной топливной трубы 4 выбирают с учетом входных параметров воздуха и природного газа из расчета, чтобы на выходе топливовоздушная смесь получалась с коэффициентом избытка воздуха (()) порядка 1,0 - 1,1. Для жидкого компонента диаметр отверстия 8 выбирают также с учетом входных параметров и коэффициента , однако обязательным должно быть условие - диаметр отверстия 8 меньше диаметра трубы 4. Конструктивные особенности устройства связаны с тем, что данное устройство может осуществлять образование топливновоздушной смеси:
- при подаче природного газа и воздуха;
- при подаче керосина и воздуха;
- при одновременной подаче керосина, природного газа и воздуха;
- при подаче холодного или горячего воздуха. Принцип работы заключается в следующем:
Вариант 1. Подача только природного газа и холодного или горячего воздуха. Воздух поступает только во входную часть 3 диффузора (вторая ступень распыления 12 не требуется). Природный газ поступает через отверстие 9 в предкамеру 7, а затем в центральную топливную трубу 4 (подключение в работу магистрали 10, запорного органа 11 и отверстия 8 не требуется). Смешение компонентов происходит в диффузорном канале и на выходе имеем равномерную топливно-воздушную смесь. Природный газ можно смешивать как с холодным, так и с горячим (до температуры 600oС) воздухом. При более высокой температуре возможно самовоспламенение во внутренних полостях. Вариант 2а. Подача только керосина и холодного воздуха. Воздух поступает во входную 3 часть диффузора и во вторую ступень распыливания 12. Предкамера 7 с помощью магистрали 10 и открытого запорного органа 11 сообщается с входной частью 3 диффузора и воздух, в свою очередь, из этой части поступает в предкамеру 7. Керосин поступает через отверстие 8 в предкамеру 7 и в виде неограниченной струи поступает в центральную топливную трубу 4. При этом в эту же трубу подается воздух из предкамеры 7, куда он поступил по магистрали 10 из входной части диффузора. В трубе 4 происходит распад жидкой струи и предварительное перемешивание ее с воздухом. Полное смешение компонентов происходит в диффузорном канале. Так как воздух холодный и керосин не может испариться во время предварительного смешения, то устройство должно быть оснащено второй ступенью распыливания 12. Вариант 2б. Подача только керосина и горячего воздуха. Принцип работы аналогичен варианту 2а, за исключением - вторую ступень распыливания 12 можно не выполнять, так как при горячем воздухе керосин в трубе 4 может предварительно прогреться до температуры испарения и при распыле в диффузоре будет в газообразной фазе. Поэтому капель не будет, а следовательно, без ступени 12 можно обеспечить на выходе диффузора равномерную топливовоздушную смесь. Вариант 3. Подача керосина и природного газа одновременно. Воздух поступает во входную часть 3 диффузора, а если он холодный, то еще во вторую ступень 12 распыливания. При этом подключать магистраль 10 и запорный орган 11 не обязательно, т.к. предварительный распыл керосина в топливной трубе 4 будет происходить природным газом. Природный газ поступает через отверстие 9 и затем в топливную трубу 4. Смешение компонентов происходит в диффузорном канале и на выходе имеем равномерную топливовоздушную смесь. Применение данного устройства позволяет по сравнению с известными обеспечить высокое качество распыливания и смесеобразования компонентов, и, следовательно, в энергетических установках высокую полноту сгорания как на жидком, так и на газообразном топливе, а в различном оборудовании нефтехимической промышленности высокое качество смешения компонентов, и его можно рекомендовать для применения в энергомашиностроении в различных камерах сгорания и газогенераторах, работающих на газообразном распыливающем агенте и жидком или газообразном топливе.
Класс F23D11/10 с распыливанием с помощью газообразной среды, например водяного пара
способ и устройство для сжигания жидкого топлива - патент 2518710 (10.06.2014) | |
двухкомпонентная форсунка и способ распыления текучих сред посредством такой форсунки - патент 2511808 (10.04.2014) | |
пневматическая вихревая форсунка - патент 2509261 (10.03.2014) | |
способ изготовления вихревой распылительной форсунки для распыления жидкого топлива - патент 2492959 (20.09.2013) | |
форсунка - патент 2472067 (10.01.2013) | |
форсунка - патент 2468293 (27.11.2012) | |
форсунка - патент 2449216 (27.04.2012) | |
форсуночный модуль камеры сгорания гтд - патент 2439430 (10.01.2012) | |
форсунка - патент 2396487 (10.08.2010) | |
низконапорная форсунка и способ распыла топлива - патент 2372557 (10.11.2009) |