×
10.04.2014
216.012.b4b0

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок. Предложен способ сжигания топлива, заключающийся в предварительном разделении потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутке соседних смежных струй в противоположных направлениях, причем ближайшие одна к другой части соседних закрученных в противоположном направлении струй подают в радиальном направлении навстречу одна другой с образованием турбулентного сдвигового слоя, при этом подачу топлива осуществляют в этот слой для последующего воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси. Одну часть топлива предварительно, непосредственно после разделения потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, подают в образовавшиеся вращающиеся коаксиальные кольцевые струи тангенциально, противоположно направлению вращения коаксиальной кольцевой струи воздуха предпочтительно в сторону, противоположную ее осевому движению. Оставшуюся часть подают в образованный турбулентный сдвиговой слой, по направлению к зоне горения предпочтительно в виде полой кольцевой струи, образованной из нескольких сплошных одиночных струй топлива. Тангенциально подают 40-50% общего расхода топлива, а оставшуюся часть расхода топлива подают в образованный турбулентный сдвиговый слой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок.

Широко известны способы сжигания топлива путем предварительного разделения воздушного потока на кольцевые струи, закрутки этих струй с последующей подачей струй воздуха и топлива в зону горения (Авторское свидетельство СССР №228379, МПК F23C 3/00, 1968).

Недостатком таких способов является высокая токсичность продуктов сгорания, обусловленная низкой интенсивностью процесса горения и большой протяженностью зоны горения.

Известен способ сжигания топлива путем предварительного деления потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закруткой соседних струй навстречу друг другу, с последующей подачей струй воздуха и топлива в ограниченное затопленное пространство (Авторское свидетельство СССР N 626314, МПК F23R 3/10, 1978).

Недостатком этого способа сжигания топлива является повышенная токсичность продуктов сгорания, высокая концентрация оксидов азота, особенно при высоких, более 400°С, температурах воздуха. Кроме того, вследствие недостаточной интенсивности процессов горения топлива, особенно жидкого, в некоторых случаях наблюдается неполное сгорание топлива.

Известен способ сжигания топлива путем предварительного разделения потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутки соседних струй в противоположных направлениях и подачи топлива между закрученными струями, воспламенения топлива, при этом ближайшие одна к другой части соседних, закрученных в противоположном направлении, струй подают в радиальном направлении навстречу одна другой с образованием турбулентного сдвигового слоя, а подачу топлива осуществляют в этот слой для его предварительного смешения с воздухом и последующего воспламенения топливовоздушной смеси (Патент РФ №2027047, МПК F02C 7/22, F23R 3/34 - прототип).

Указанный способ реализуется следующим образом.

Поток воздуха предварительно разделяют на коаксиальные кольцевые струи. Затем производят закрутку соседних струй воздуха навстречу друг другу. После закрутки коаксиальных кольцевых струй воздуха ближайшие друг к другу части этих струй направляют радиально навстречу друг другу, а струи топлива подают между этими частями закрученных струй. В зоне встречи этих струй воздуха возникает высокотурбулентный сдвиговый слой, способствующий интенсивному смешению воздуха с подаваемыми в эту же зону струями топлива. Затем образующуюся топливовоздушную смесь и оставшуюся часть воздуха подают в затопленное ограниченное пространство, где происходит высокоинтенсивное малотоксичное сгорание.

Недостатком этого способа сжигания топлива является недостаточно высокая полнота смесеобразования, повышенная токсичность продуктов сгорания, высокая концентрация оксидов азота, особенно при высоких, более 400°С, температурах воздуха. Кроме того, вследствие недостаточной интенсивности процессов горения топлива, особенно жидкого, в некоторых случаях наблюдается неполное сгорание топлива.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков, повышение интенсивности процесса горения и уменьшение токсичности продуктов сгорания за счет организации более интенсивного предварительного смешения топлива с воздухом.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенном способе сжигания топлива, заключающемся в предварительном разделении потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутке соседних смежных струй в противоположных направлениях, причем ближайшие одна к другой части соседних закрученных в противоположном направлении струй подают в радиальном направлении навстречу одну другой с образованием турбулентного сдвигового слоя, при этом подачу топлива осуществляют в этот слой для последующего воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси, согласно изобретению одну часть расхода топлива предварительно, непосредственно после разделения потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, подают в образовавшиеся вращающиеся коаксиальные кольцевые струи тангенциально, противоположно направлению вращения коаксиальной кольцевой струи воздуха, предпочтительно в сторону, противоположную ее осевому движению, а оставшуюся часть расхода топлива подают в образованный турбулентный сдвиговый слой по направлению к зоне горения предпочтительно в виде полой кольцевой струи, образованной из нескольких сплошных одиночных струй топлива.

В варианте применения способа тангенциально подают 40-50% общего расхода топлива, а оставшуюся часть расхода топлива подают в образованный турбулентный сдвиговый слой.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит ухудшение условий смесеобразования на начальном участке за счет понижения соотношения компонентов топлива по сравнению со стехиометрическим или близким к нему и относительно низкого расхода топлива при достаточно большом расходе воздуха.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит ухудшение условий смесеобразования в турбулентном сдвиговом слое за счет ухудшения условий смесеобразования за счет повышения соотношения компонентов топлива по сравнению со стехиометрическим или близким к нему при достаточно большом расходе топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что подача части расхода в образовавшиеся вращающиеся коаксиальные кольцевые струи тангенциальна, причем в сторону, обратную как движению потока топливовоздушной смеси, так и ее вращению, приводит к более интенсивному перемешиванию дискретных струй топлива во вращающейся кольцевой струе воздуха. При такой подаче перемешивание топлива с воздухом будет происходить во время перемещения массы топливовоздушной смеси по направлению к зоне воспламенения и горения. Подача оставшейся части расхода в образовавшийся сдвиговый слой, характеризующийся очень высокой интенсивностью процессов турбулентного переноса, позволит более интенсивно и, соответственно, качественно смешать топливо и воздух между собой.

Существенным отличием предлагаемого способа от прототипа является также то, что струи топлива попадают между направленными радиально навстречу друг другу частями закрученных струй воздуха, в котором уже произошло перемешивание части расхода. При этом струи топлива попадают в высокотурбулентный сдвиговый слой воздуха, что способствует интенсивному смешению топлива с воздухом и позволяет значительно сократить протяженность участка, на котором происходит смешение. Для многих устройств, реализующих этот способ, особенно для камер сгорания газотурбинных установок, это весьма существенное преимущество.

Существенным отличием заявляемого способа является также то, что в затопленное ограниченное пространство подают образующуюся топливовоздушную смесь и оставшуюся часть воздуха. Известно, что в предварительно подготовленной топливовоздушной смеси процессы горения протекают значительно быстрее с образованием кинетического горения, чем при раздельной подаче воздуха и топлива и получении диффузионного горения.

Вследствие этого значительно сокращается время пребывания продуктов сгорания в зоне высоких температур, что приводит к существенному уменьшению концентрации оксидов азота в них. Кроме того, предварительное смешение топлива с воздухом позволяет исключить сжигание топлива при стехиометрическом соотношении его с воздухом и, тем самым, снизить температуру пламени, что также положительно влияет на уменьшение токсичности продуктов сгорания. При сжигании жидкого топлива в процессе предварительного смешения происходит испарение капель топлива и смешение его паров с воздухом, в результате чего процесс горения протекает более интенсивно, со значительным снижением недожога.

Из изложенного следует, что заявляемый способ сжигания топлива существенно отличается от прототипа и соответствует критерию "новизна".

При сравнении заявляемого способа сжигания топлива не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, были выявлены признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение осесимметричного течения воздуха с топливом и показана последовательность процессов, из которых состоит предлагаемый способ сжигания топлива. Направления закрутки на фиг.1 обозначены: ⊙ - от наблюдателя, ⊕ - на наблюдателя.

Предложенный способ состоит из следующей последовательности процессов и реализуется следующим образом.

Поток воздуха предварительно разделяют на коаксиальные кольцевые струи (от сечения I-I до сечения II-II). Затем производят закрутку соседних струй воздуха навстречу друг другу (от сечения II-II до сечения III-III) и одновременно с этим от сечения (II-II до сечения III-III) во вращающиеся струи воздуха тангенциально подают часть расхода топлива предпочтительно в сторону, противоположную движению основного потока воздуха. Такая подача обеспечит более интенсивное перемешивание топлива с потоком воздуха.

После закрутки коаксиальных кольцевых струй воздуха ближайшие друг к другу части этих струй направляют радиально навстречу друг другу, а оставшуюся часть расхода топлива подают между этими частями закрученных струй (от сечения III-III до сечения IV-IV).

В зоне встречи этих струй воздуха возникает высокотурбулентный сдвиговый слой, способствующий дальнейшему интенсивному смешению воздуха с подаваемыми в эту же зону струями топлива. Затем образующуюся топливовоздушную смесь и оставшуюся часть воздуха подают в затопленное ограниченное пространство, где происходит высокоинтенсивное малотоксичное сгорание.

Использование предложенного способа сжигания топлива позволит снизить токсичность продуктов сгорания, в частности концентрацию оксидов азота в 2-5 раз, при одновременном повышении интенсивности процесса горения и уменьшения несгоревших масс топлива.


СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 171-180 of 536 items.
10.07.2015
№216.013.5d46

Кольцевая камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения при создании жидкостных ракетных двигателей, работающих на криогенных компонентах, преимущественно кислороде и водороде. Кольцевая камера жидкостного ракетного двигателя содержит кольцевую смесительную головку, регенеративно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555419
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5d49

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). ЖРД содержит камеру со смесительной головкой, турбонасосный агрегат, газогенератор, агрегаты питания и регулирования. Камера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555422
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6041

Способ электрохимической обработки отверстий форсунки

Изобретение относится к электрохимической обработке и может быть использовано при электрохимической доводке форсунок из токопроводящих материалов, преимущественно форсунок для жидкостных ракетных двигателей. Способ включает подачу токопроводящей жидкости через полый инструмент-катод и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556182
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.613a

Способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза для создания мехатронно-модульных роботов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат заключается в создании способа многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556432
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.63f9

Парогазогенератор

Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти применение при конструировании парогазогенераторов. Суть изобретения в том, что парогазогенератор содержит, как минимум, охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую блок подачи компонентов топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557140
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.63fd

Комплекс для получения пара

Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти применение при конструировании парогазогенераторов. Суть изобретения в том, что комплекс для получения пара содержит как минимум трубопроводы подачи компонентов топлива и балластирующего компонента, систему питания и регулирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557144
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.6426

Способ электрохимической обработки отверстий форсунки

Изобретение относится к электрохимической обработке и может быть использовано для электрохимической доводки форсунок из токопроводящих материалов, преимущественно, для жидкостных ракетных двигателей. Способ включает подачу токопроводящей жидкости через полый инструмент-катод и обрабатываемые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557185
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.07.2015
№216.013.66ed

Корпус поражающего элемента кассетного боеприпаса

Изобретение относится к кассетным боеприпасам, в частности к корпусам поражающих элементов. Корпус поражающего элемента кассетного боеприпаса содержит цилиндрическую и донную части, локализаторы дробления корпуса на осколки, выполненные в виде кольцевых канавок на внешней поверхности корпуса....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557902
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.08.2015
№216.013.6a42

Способ повышения осколочной эффективности корпуса поражающего элемента кассетного боеприпаса

Изобретение относится к кассетным боеприпасам, в частности к способам повышения осколочной эффективности корпуса боеприпаса. Боеприпас содержит цилиндрическую и донную части. Способ повышения осколочной эффективности боеприпаса заключается в выполнении локализаторов дробления корпуса на осколки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558755
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6a47

Способ повышения осколочной эффективности поражающего элемента кассетного боеприпаса

Изобретение относится к кассетным боеприпасам, в частности к способам повышения осколочной эффективности кассетного боеприпаса. Способ повышения осколочной эффективности кассетного боеприпаса заключается в выполнении локализаторов дробления корпуса на осколки в виде кольцевых проточек на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558760
Дата охранного документа: 10.08.2015
Showing 171-180 of 285 items.
27.08.2015
№216.013.74f2

Испаритель криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, в котором расположены теплообменные элементы и нагреватель. Корпус выполнен в виде как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561513
Дата охранного документа: 27.08.2015
27.08.2015
№216.013.7515

Вращающаяся установка с вспомогательным приводом для тепловой обработки сыпучего материала

Изобретение относится к установке для термообработки сыпучего материала, в частности строительных материалов. Установка содержит два наклонно установленных барабана с загрузочным и разгрузочным участками, вращающихся независимо друг от друга, и камеру- коллектор, расположенную соосно между ними...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561548
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.09.2015
№216.013.7657

Система комплексного управления движением транспорта

Изобретение относится к управлению движением транспорта, а именно к системам комплексного управления движением транспорта. Система включает в себя центральный компьютер, каналы связи с передатчиком и приемником, устройства сбора информации, централизованное устройство управления светофорами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561884
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7659

Устройство увеличения подъемной силы самолета короткого взлета и посадки

Изобретение относится к авиационной технике и касается средств увеличения подъемной силы самолетов короткого взлета и посадки. Устройство увеличения подъемной силы содержит поворотную силовую установку с винтами, привод поворота, автоматы демпфирования нагрузок, замки фиксации, топливную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561886
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.76d0

Крыло самолета короткого взлета и посадки

Изобретение относится к авиационной технике и касается несущих систем самолетов короткого взлета и посадки. Крыло самолета короткого взлета и посадки содержит установленные в верхней части жесткие сдвижные панели, щелевые закрылки с каретками и опорными роликами, направляющие рельсы перемещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562005
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.11.2015
№216.013.8df9

Способ очистки воздуха

Изобретение относится к процессам пылеулавливания. Способ очистки воздуха заключается в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567952
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8dfd

Разнотемпературная конденсационная камера

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащая нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567956
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.9381

Ротор генератора индукторного

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора. Ротор индукторного генератора содержит вал, ступицу, П-образные магнитопроводы. При этом ротор снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569380
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.9382

Автомобильный генератор

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к бесконтактным синхронным генераторам индукторного типа. Технический результат - обеспечение возможности генерирования электрической энергии за счёт энергии торможения. Автомобильный генератор содержит основание, привод, тормозные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569381
Дата охранного документа: 27.11.2015
27.11.2015
№216.013.93c0

Способ определения концентрационного положения порога перколяции

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к определению критической концентрации одной из фаз в многофазной системе. Способ определения концентрационного положения порога перколяции в наногранулированных композитных материалах с системой фаз металл-диэлектрик включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569443
Дата охранного документа: 27.11.2015
+ добавить свой РИД