Термоакустический резонатор газодинамического воспламенителя

 

Использование: для розжига промышленных котлоагрегатов. Сущность изобретения: термоакустический резонатор представляет собой цилиндрический кожух с заглушенным выходным торцом. К торцу 6 прикреплен основанием конический стержень 7 из сплошного материала, размещенный осесимметрично внутри кожуха, острием направленный в сторону входного торца резонатора 5. Резонатор 5 установлен в форкамере 1 газодинамического воспламенителя, напротив которого размещены коаксиально подводящие патрубки топлива 4 и окислителя 3. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к газодинамическим воспламенителям, и может быть использовано для розжига промышленных котлоагрегатов.

В настоящее время для воспламенения смеси в камерах сгорания и топочных камерах различных теплоэнергетических устройств находят применение газодинамические воспламенители с термоакустическими резонаторами. Это связано с простотой их конструкций, искробезопасностью и надежностью работы. В этих устройствах воспламенение рабочей топливной смеси происходит путем ее разогрева до температуры воспламенения от нагретой поверхности резонатора вследствие развития колебаний ударных волн в газовом потоке в термоакустическом резонаторе и нагрева ими поверхности резонатора.

Газодинамические воспламенители обеспечивают самовоспламенение топливной смеси вследствие описанных выше явлений, поэтому в их конструкциях отсутствуют элементы и узлы искрового или электроискрового и т.п. воспламенения, что выгодно отличает их от всех других известных видов воспламенителей.

Основным узлом таких воспламенителей является термоакустический резонатор, который собственно и осуществляет преобразование кинетической энергии газового потока в колебания ударных волн, вызывающих разогрев топливной смеси и нагрев стенки резонатора до температуры самовоспламенения топливной смеси.

Известен термоакустический резонатор газодинамического воспламенителя, содержащий тонкостенный кольцевой кожух с заглушенным с одной стороны торцом, площадь поперечного сечения которого уменьшается от входного торца к заглушенному (см. а.с. СССР N 1657883, кл. F 23Q 13/00, 1989).

Недостаток известного резонатора заключается в сложности и нетехнологичности его изготовления для газодинамических воспламенителей с небольшим расходом топливной смеси, преимущественно для промышленных котлов с диаметрами установочных отверстий под воспламенители 70 100 мм. При этом диаметры входного торца конфузорного кожуха резонатора составляют ≈7 10 мм, а заглушенного торца ≈1,5 -2,5 мм.

Такие параметры резонатора определяются как размерами установочного отверстия под воспламенитель, так и расходом рабочей среды. Это связано с тем, что для разогрева стенки резонатора до температуры самовоспламенения топливной смеси целесообразно использовать отечественные промышленные компрессоры для сжатия воздуха, которые широко применяются на многих предприятиях с небольшим расходом воздуха ≈20 30 г/с.

Изготовить же кольцевой тонкостенный кожух резонатора с конфузорным каналом с такими параметрами достаточно сложно и даже проблематично, что сдерживает возможность использования газодинамических воспламенителей с термоакустическими резонаторами для розжига промышленных котлоагрегатов.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении технологичности и упрощении изготовления резонатора с малыми габаритами (для небольших расходов рабочей среды).

Он достигается тем, что в известном термоакустическом резонаторе, содержащем тонкостенный кольцевой кожух с заглушенным с одной стороны торцом, площадь поперечного сечения которого уменьшается от входного торца к заглушенному, согласно изобретению кожух выполнен цилиндрическим, а внутри его осесимметрично размещено коническое тело, прикрепленное основанием к заглушенному торцу и обращенное и входному торцу. Тело выполнено в виде сплошного стержня.

На чертеже изображен продольный разрез термоакустического резонатора в составе газодинамического воспламенителя.

Газодинамический воспламенитель содержит форкамеру 1 с отверстием 2 для выпуска пламени. К форкамере 1 присоединены два коаксиальных патрубка: подвода окислителя 3 с соплом и подвода топлива 4 с форсункой на конце. На одной оси напротив патрубков 3 и 4 в отверстии противоположной стенки форкамеры 1 установлен термоакустический резонатор 5, представляющий собой собственно тонкостенный цилиндрический кожух с заглушенным 6 выходным торцом. К торцу 6 прикреплен основанием конический стержень 7 из сплошного материала, размещенный осесимметрично внутри кожуха резонатора 5 и направленный острием в сторону входного торца резонатора 5. Внутренняя цилиндрическая поверхность кожуха резонатора 5 образует с внешней поверхностью конического стержня 7 сужающийся канал. Выполнение кожуха резонатора 5 цилиндрическим и стержня 7 коническим (для образования сужающегося канала) более технологично с точки зрения изготовления, т.к. выполнить наружный конус легче, чем внутренний при малых углах конуса и небольших поперечных размерах резонатора, что упрощает процесс изготовления резонаторов для воспламенителей с небольшим расходном топливной смеси или рабочей среды.

Газодинамический воспламенитель, изображенный на чертеже, работает аналогично газодинамическому воспламенителю по а.с. СССР N 1657883, принятому в качестве прототипа.

Топливо подается в форсунку патрубка 4, а окислитель в конфузорное сопло патрубка 3. Смешение топлива и окислителя начинается в конфузорной части сопла патрубка 3, откуда смесь топлива и окислителя попадает в форкамеру 1, а из нее в резонатор 5. В резонаторе 5 возникают резонансные акустические колебания, что вызывает распространение внутри резонатора 5 ударных волн. За счет возникающих при этом диссипативных процессов в резонаторе 5 выделяется тепловая энергия, нагревающая заглушенный участок резонатора 5. При этом топливная смесь соприкасается с нагретым участком резонатора 5 и воспламеняется. Пламя перебрасывается на смесь, заполняющую форкамеру 1, и далее истекает из отверстия 2.

Формула изобретения

1. Термоакустический резонатор газодинамического воспламенителя, содержащей кольцевой кожух с заглушенным с одной стороны торцом с площадью поперечного сечения, уменьшающейся от входного торца к заглушенному, отличающийся тем, что кожух выполнен цилиндрическим, а внутри него осесимметрично размещено коническое тело, прикрепленное основанием к заглушенному торцу и обращенное острием к входному торцу.

2. Резонатор по п. 1, отличающийся тем, что коническое тело выполнено в виде сплошного стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1