Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ
ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ

ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: для подогрева воздуха. Сущность изобретения: горелки смонтированы на подвижной плите, установленной с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной оси горелок, несоосно с осью вращения плиты, а трубопровод подачи газа в горелки снабжен полой шаровой пятой. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2013696
Класс(ы) патента: F23D14/04
Номер заявки: 4919823/06
Дата подачи заявки: 19.03.1991
Дата публикации: 30.05.1994
Заявитель(и): Пензенский сельскохозяйственный институт; Пензенский политехнический институт
Автор(ы): Кирин Е.М.; Ветлугина Г.П.; Емельянов П.А.
Патентообладатель(и): Пензенский политехнический институт
Описание изобретения: Изобретение относится к теплотехнике и теплоэнергетике, точнее - к горелочным устройствам воздухоподогревателей, используемых для подогрева воздуха перед подачей его в горелки. Изобретение может быть использовано в других теплообменных аппаратах.
Известно горелочное устройство вертикально-водотрубного котла КРШ [1] , оборудованное инжекционными горелками. Устройство обеспечивает эффективную работу котла, однако резервы интенсификации теплообмена в этой конструкции еще не исчерпаны.
Известно горелочное устройство котлов ДКВ, КРШ, оборудованное щелевыми подовыми горелками с принудительной подачей воздуха [2] . КПД котлов при этом повышается до 83-89% . Эффективность работы горелочного устройства может быть повышена за счет предварительного подогрева воздуха, однако это усложняет конструкцию всего устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является горелочное устройство радиационно-конвективного воздухоподогревателя конструкции Пензенского компрессорного завода [3] .
Горелочное устройство воздухоподогревателя состоит из инжекционных горелок, закрепленных на неподвижном каркасе в нижней части конструкции или непосредственно на подовой плите.
Недостатком конструкции является то, что она не позволяет нагреть воздух до температуры выше 550оС, что объясняется недостаточно высоким коэффициентом обмена воздухоподогревателя (К = 14-17 Вт˙м2˙оС). Резервы горелочной системы воздухоподогревателя и всей конструкции еще далеко не исчерпаны и процесс теплообмена в ней можно интенсифицировать и, следовательно, увеличить коэффициент теплообмена и КПД при сохранении габаритов конструкции. Одним из путей интенсификации является изменение газодинамики продуктов сгорания в камере сжигания воздухоподогревателя (в радиационной части).
Целью изобретения является увеличение коэффициента теплообмена воздухоподогревателя путем изменения газодинамики продуктов сгорания.
Цель достигается тем, что в горелочном устройстве радиационно-конвективного воздухоподогревателя, состоящем из закрепленных на подовой плите газовых инжекционных горелок, трубопровода для подачи газа в горелки и горелочных туннелей для сжигания газа, газовые горелки выполнены с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной осям горелочных туннелей, при этом подовая плита выполнена подвижной и снабжена зубчатой или фрикционной передачей и приводом для ее вращения. Горелки смонтированы на упомянутой плите несоосно с осью вращения плиты, а трубопровод подачи газа в горелки снабжен шаровой полой пятой.
Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом позволило установить его отличительные признаки: газовые горелки выполнены с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной осям горелочных туннелей; подовая плита выполнена подвижной и снабжена приводом вращения; горелки смонтированы несоосно с осью вращения плиты; трубопровод подачи газа в горелки снабжен полой шаровой пятой.
Первый признак позволяет создать в воздухоподогревателе по всей его высоте вращающейся турбулентный поток продуктов сгорания, который под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам теплообменных поверхностей, в первую очередь - к стенкам радиационной части. Это позволяет увеличить в теплообмене долю конвективной теплопередачи. Создание в воздухоподогревателе турбулентного вращающегося потока газов и увеличение доли конвективной теплопередачи позволяют интенсифицировать теплообмен и увеличить коэффициент теплообмена.
Второй признак позволяет обеспечить вращение горелочного устройства.
Третий признак обеспечивает наиболее эффективное закручивание потока продуктов сгорания и наибольшее воздействие центробежных сил на поток газов, что позволяет в свою очередь наиболее плотно прижать газы к теплообменным поверхностям, что способствует интенсификации теплообмена.
Четвертый признак обеспечивает возможность подачи газа во вращающиеся горелки.
Технических решений со сходными отличительными признаками в технической и патентной литературе не обнаружено, что свидетельствует о существенной новизне предлагаемого устройства, заключающейся в новых конструктивных элементах, обеспечивающих положительный эффект.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже.
Горелочное устройство воздухоподогревателя состоит из инжекционных горелок 1, закрепленных на подовой плите 2, трубопровода 3 подачи газа и горелочных туннелей 4. Подовая плита 2 выполнена подвижной и может вращаться в плоскости, перпендикулярной осям горелочных туннелей 4. Вращение подовой плиты 2 осуществляется вместе с газовыми горелками 1 посредством шариковой опоры 5 с помощью фрикционной или зубчатой передачи 6 и привода, состоящего из двигателя 7, муфты 8 и редуктора 9.
Горелки 1 смонтированы на подовой плите 2 несоосно с осью вращения плиты 2 и установлены по периферии подовой плиты 2. Трубопровод 3 подачи газа снабжен шаровой полой пятой 10, которая обеспечивает возможность одновременного вращения горелок и подачи в них газа. Вращение подовой плиты 2 осуществляется в корпусе 11.
Горелочное устройство воздухоподогревателя работает следующим образом. Сначала газовые горелки 1 разжигают с помощью запальника, вставляемого в отверстие, выполненное в боковой стенке радиационной части (на чертеже не показано). Далее регулируют работу горелок 1 и после достижения их стабильной работы включают привод вращения подовой плиты 2 вместе с горелками 1. Скорость вращения выдерживают в пределах 15-30 об/мин. При вращении горелок 1 подача газа благодаря наличию шаровой полой пяты 10 не прекращается.
При вращении подовой плиты 2 и, соответственно, газовых горелок 1 наблюдается следующее. В результате вращения горелок 1 факела отклоняются от прямолинейного направления движения и перемещаются по винтовой линии. Факела горелок 1, перемещающиеся по винтовой линии, создают в радиационной части, а затем и в конвективной части вращающийся по винтовой линии (слева-вверх-направо или справа-вверх-налево) турбулентный, завихренный поток газов с температурой 1600-1700оС. Наличие турбулентного, завихренного, вращающегося потока горячих газов способствует интенсификации теплообмена в воздухоподогревателе. Это соответствует законам теплопередачи.
Во вращающемся потоке продуктов сгорания возникают центробежные силы, которые обусловлены несоосным расположением газовых горелок 1 и оси подовой плиты 2. Центробежные силы, воздействуя на поток газов, отжимают их от оси вращения к тепловоспринимающим поверхностям. Горячие газы плотно прижимаются к стенкам воздухоподогревателя, нагревают их до более высокой температуры, чем в прототипе. Доля тепла, переданного от газов к стенкам путем более эффективного вида теплообмена - конвекцией, возрастает. Теплообмен интенсифицируется, коэффициент теплообмена возрастает, увеличивается температура подогрева воздуха.
Таким образом, благодаря организации вращения горелочной системы в воздухоподогревателе устанавливается более эффективный теплообмен без изменения габаритов теплообменника, т. е. без увеличения площади тепловоспринимающих поверхностей и без применения других средств интенсификации.
По сравнению с прототипом предлагаемое горелочное устройство обладает следующими технико-экономическими преимуществами: увеличивается общий коэффициент теплообмена (с 14-17 Вт˙м2˙оС до 19-21 Вт˙м2˙оС; уменьшается время нагрева воздуха. Так, например, время нагрева воздуха с 20 до 560оС в воздухоподогревателе ПКЗ составляет 60 мин, в предлагаемом - 45-47 мин.
Увеличивается максимальная температура воздуха с 550оС (в прототипе) до 600-650оС в предлагаемом воздухоподогревателе (при тех же габаритах воздухоподогревателя и том же расходе газа).
Не требуется увеличения габаритов воздухоподогревателя с целью увеличения температуры воздуха.
По изобретению разработан эскизный проект. Проведены предварительные испытания на опытном воздухоподогревателе производительностью 500 м3/ч. Проверено влияние вращения горелок на интенсификацию теплообмена. Получены положительные результаты. Намечено использовать предлагаемое изобретение для вновь разрабатываемых конструкций воздухоподогревателей. Изобретение найдет применение в различных теплообменниках.
Формула изобретения: ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЯ, содержащее закрепленные на подовой плите газовые инжекционные горелки с трубопроводами для подачи газа и горелочными туннелями, отличающееся тем, что, с целью увеличения коэффициента теплообмена воздухоподогревателя путем изменения газодинамики продуктов сгорания, горелки выполнены с возможностью вращения в плоскости, перпендикулярной к осям их туннелей, подовая плита выполнена вращающейся и снабжена зубчатой или фрикционной передачей с приводом, а горелки закреплены на упомянутой плите несоосно с осью вращения последней, причем на трубопроводе подачи газа установлена шаровая полая пята.