ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОГЛАВЛЕНИЕ Стр Глава первая Инжекционные горелки и смесители с активной воздушной струей, их расчет и конструирование Конструктивные схемы горелок из "Инжекционные горелки для природного газа Изд.2" Газовые инжекционные горелки с активной воздушной струей относятся к группе горелок полного предварительного смешения. В них газ смешивается с воздухом за счет кинетической энергии воздушной струи. [c.5] В распространенных до последних лет горелках с активной воздушной струей (называемых иногда двухпроводными инжек-ционными) воздух подводится к соплу смесителя под давлением 500—700 мм вод. ст., а газ проходит в смеситель через так называемый регулятор нулевого давления 4 (рис. 1), т. е. с нулевым избыточным давлением. На пути к смесителю под влиянием разрежения, создаваемого воздушной струей, газ проходит через специальное сопротивление 3 (на схеме показано условно в виде короткой узкой трубки). Так как это сопротивление необходимо для обеспечения стабильной работы горелки, в дальнейшем будем называть его стабилизирующим. [c.5] Следует отметить, что поддержание нулевого давления газа не является наивыгоднейшим, так как не обеспечивает работу горелки с минимальным давлением воздуха и стабильность поддержания коэффициента его избытка. Более выгодно поддерживать за газовым регулятором 4 давление, равное давлению газа в пространстве сгорания или давлению воздуха перед горелкой (схема равных давлений). [c.5] Пройдя стабилизирующее сопротивление, газ поступает во всасывающую камеру горелки, где увлекается струей воздуха, подаваемого от вентилятора через сопло /. В смесителе 2 газ перемешивается с воздухом, после чего газовоздушная смесь через горе-лочную головку 5 подается в специальный огнеупорный тоннель 6 , где происходит ее зажигание и частичное сгорание. [c.5] Рассмотрим каждый из названных элементов. [c.7] Величина стабилизирующего сопротивления является строго расчетной, так как определяет значение коэффициента инжек-ции и пределы его изменения в процессе работы горелки. Изменяя стабилизирующее сопротивление, горелку можно настроить на необходимый коэффициент инжекции и тем самым приспособить ее для сжигания газов с различной теплотой сгорания. Чем выше стабилизирующее сопротивление, тем с большей точностью можно поддерживать постоянство заданного коэффициента инжекции и, следовательно, коэффициента избытка воздуха в условиях переменного режима работы горелки. Для удобства предварительной настройки горелки на необходимый коэффициент избытка воздуха стабилизирующее сопротивление обычно выполняют в виде дроссельного клапана, площадь проходного сечения которого можно изменять. Клапан устанавливают на газопроводе между регулятором и горелкой или монтируют непосредственно в корпусе горелки, как показано на рис. 2. В некоторых конструкциях (см. рис. 8) стабилизирующее сопротивление выполняют нерегулируемым. В таких случаях настройка горелки становится невозможной, что представляет большое неудобство, так как реальные условия работы горелки часто отличаются от расчетных. [c.7] Воздушное сопло предназначено для создания необходимой скорости воздуха, значение которой рассчитывают в зависимости от условий работы горелки и ее аэродинамического совершенства. [c.7] Форма проточной части сопла, а также чистота обработки его внутренней поверхности оказывают влияние на величину гидравлических потерь при истечении воздуха. Для докритических условий истечения наименьшими потерями характеризуются суживающиеся сопла, проточная часть которых имеет лемнискатный профиль или профиль, построенный из сопряженных отрезков дуг соответствующих окружностей. Изготовление таких сопел представляет, однако, известные трудности, поэтому на практике применяются преимущественно конические сопла с прямолинейной образующей, имеющие на выходе небольшой цилиндрический участок. Коэффициент расхода конических сопел при тщательной обработке может достигать 0,96—0,98 (см. рис. 13). [c.7] В смесителе горелки происходит обмен энергии между потоками воздуха и газа, в результате чего их скорости и концентрации несколько выравниваются. [c.7] Смеситель горелки, показанной на рис. 2, имеет осесимметричную форму. Его входная часть выполнена в виде конфузора, обеспечивающего плавный, вход газа с наименьшими потерями. [c.7] Образующей конфузорного входа может быть либо плавная кривая, либо прямая линия, что при малой скорости подсасываемого газа не имеет существенного значения. [c.8] За смесителем расположен диффузор. В нем завершается процесс перемешивания потоков. Статическое давление газовоздушной смеси в диффузоре за счет соответствующего снижения ее скорости постепенно увеличивается. [c.8] Смесители инжекционных горелок при их серийном или массовом изготовлении следует выполнять из чугунного или стального литья, а при мелкосерийном производстве можно делать сварными. [c.8] В целях упрощения конструкции горелки от применения диффузора можно отказаться, однако это скажется на ее аэродинамических свойствах и потребует соответствующего повышения давления воздуха. Следует отметить, что по размерам бездиффузорные горелки с активной воздушной струей могут превосходить аналогичные им по производительности горелки, смесители которых имеют диффузор. [c.8] На рис. 3 показана горелка, в которой газ вводится в смеситель через специальное сопло со скоростью, близкой к скорости воздуха. Это заметно снижает гидравлические потери на удар при смешении воздушного и газового потоков, что в свою очередь дает возможность снизить давление воздуха. Таким образом, в данной горелке роль стабилизирующего сопротивления, вносящего безвозвратные потери скорости по газовому тракту, выполняет газовое сопло. В нем нужный перепад давлений используется для создания скорости газа. [c.8] Рассматриваемая схема горелки имеет недостаток — невысокое качество подготовки газовоздушной смеси. Чтобы улучшить условия смешения, ввод газа в смеситель можно осуш ествлять через ряд сопел или, как это показано на рис. 4, через специальное многоструйное сопло. В этом случае появляется возможность сократить размеры смесителя по длине. [c.9] Движение смеси в диффузоре сопровождается заметным увеличением турбулентности, что хотя и улучшает качество перемешивания, однако создает условия, благоприятствующие проскоку пламени внутрь горелки. Причиной этого является прежде всего неравномерное распределение скорости в выходном сечении диффузора, в результате чего скорость смеси у стенок оказывается значительно ниже скорости на оси горелки. Чтобы выровнить профиль скоростей смеси и снизить пульсационные составляющие, применяют горелочные головки. Наибольшее распространение получила головка, выполненная в виде конфузора (см. рис. 2). Она обеспечивает достаточно равномерный профиль скоростей, благодаря чему глубина регулирования горелки заметно увеличивается. [c.9] Проточную часть горелочных головок следует выполнять особенно тщательно. На ее поверхности не должно быть выступов и неровностей, которые являются источником завихрений потока смеси и повышают в связи с этим вероятность проскока пламени в смеситель горелки. [c.9] Опасность проскока пламени значительно возрастает с увеличением размеров горелки и температуры стенки горелочной головки. Поэтому головка должна иметь достаточно надежное охлаждение. Для горелок малой и средней мощности широко применяют воздушное охлаждение. Иногда внешнюю поверхность головок снабжают специальными ребрами (см. рис. 10, б). [c.11] Для мощных горелок с большим диаметром выходного отверстия воздушное охлаждение головки может оказаться недостаточным. В данном случае будет более надежным водяное охлаждение головки, однако это заметно усложнит эксплуатацию горелок и вызовет необходимость иметь дополнительную сеть водных коммуникаций. [c.11] Вернуться к основной статье