Патент на изобретение №2188358
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШЕНИЯ ЖИДКОГО И ГАЗООБРАЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ
(57) Реферат: 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. 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. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 08.03.2005
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
