×
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 61-70 of 536 items.
20.07.2013
№216.012.56c0

Батискаф

Изобретение относится к области судостроения, в частности к средствам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. Батискаф содержит корпус, в котором расположено техническое оборудование, обеспечивающее функционирование и живучесть батискафа. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487816
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.5784

Способ подачи компонентов топлива в камеру трехкомпонентного жидкостного ракетного двигателя и соосно-струйная форсунка для реализации указанного способа

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к способам и устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Способ подачи компонентов топлива в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488012
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57ac

Способ обжига мелкозернистого материала

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов в печах с псевдоожиженным слоем. Для повышения равномерности обжига мелкозернистого материала предложен способ, включающий предварительное псевдоожижение и последующий обжиг материала в печи, содержащей камеру подогрева с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488052
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57ad

Способ обжига мелкозернистого материала

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов в печах с псевдоожиженным слоем. Для повышения равномерности обжига мелкозернистого материала предложен способ, включающий предварительное псевдоожижение и последующий обжиг материала в печи, содержащей камеру подогрева с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488053
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57ae

Печь для обжига мелкозернистого материала в псевдоожиженном слое

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов, в частности к печам псевдоожиженного слоя. Печь содержит камеру подогрева с газораспределительной решеткой, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига, имеющую топливные горелки и переточное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488054
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57af

Печь для обжига мелкозернистого материала в псевдоожиженном слое

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов, в частности к печам псевдоожиженного слоя. Печь содержит камеру подогрева с газораспределительной решеткой, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига, имеющую топливные горелки и переточное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488055
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.57b5

Способ теплообмена газовых сред

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных вторичных энергетических ресурсов. Изобретение направлено на повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488061
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.07.2013
№216.012.596d

Способ повышения живучести батискафа

Изобретение относится к области судостроения, в частности к способам борьбы за живучесть подводных объектов в случае возникновения пробоины в их корпусе. Способ повышения живучести батискафа, содержащего корпус с силовой внутренней оболочкой и внешней обшивкой, образующих межкорпусное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488514
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a63

Способ обжига мелкозернистого материала

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов в печах с псевдоожиженным слоем. Для повышения равномерности обжига мелкозернистого материала предложен способ, включающий предварительное псевдоожижение и последующий обжиг в печи, содержащей камеру подогрева с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488760
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5a64

Печь для обжига мелкозернистого материала в псевдоожиженном слое

Изобретение относится к области обжига мелкозернистых материалов, в частности к печам псевдоожиженного слоя. Печь содержит камеру подогрева с газораспределительной решеткой, снабженную питателем и соединенную с санитарным циклоном, камеру обжига, имеющую топливные горелки и переточное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488761
Дата охранного документа: 27.07.2013
Showing 61-70 of 285 items.
20.07.2014
№216.012.e22b

Статор сегментного ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Статор сегментного ветроэлектрогенератора содержит источник возбуждения, Г-образные магнитопроводы, катушки, основание, крепежные элементы, между основными катушками установлены дополнительные катушки с сердечниками, снаружи которых размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523685
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.eb62

Способ получения нитевидных нанокристаллов полупроводников

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагревом и осаждением кристаллизуемого вещества из газовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526066
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec0d

Статор ветроэлектроагрегата

Изобретение относится к ветроэнергетике, известны статоры ветроэлектрогенераторов сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что статор ветроэлектроагрегата, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526237
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec77

Штамп для сборки сферических запорных элементов

Изобретение относится к штампам для обработки металлов давлением и может быть использовано для штамповки сферических запорных элементов. Штамп содержит верхнюю половину с полусферической полостью, в которой соосно ее вертикальной оси установлен верхний направляющий палец, и нижнюю половину с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526343
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.08.2014
№216.012.ee6c

Многофункциональный распределитель для управления шаговым двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах с шаговым электроприводом на базе трехфазных, четырехфазных и шестифазных шаговых двигателей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения известных режимов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526855
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ee70

Трехтактный распределитель импульсов с автоматической коррекцией одиночных ошибок

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дискретном электроприводе систем автоматизации технологических процессов. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей распределителя благодаря автоматическому обнаружению, индикации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526859
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f197

Способ испытания на коррозионную стойкость интегральных схем

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам испытаний интегральных схем (ИС) на коррозионную стойкость. Сущность: перед испытанием ИС проводят проверку внешнего вида, электрических параметров и проверку герметичности, нагревают до температуры плюс 125°С со скоростью не более...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527669
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f199

Способ испытания листовых материалов на растяжение

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях одноосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности. Сущность: образец прямоугольной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527671
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f22f

Ротор ветроэлектрогенератора

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к роторам ветроэлектрогенераторов сегментного типа. В роторе ветроэлектрогенератора, содержащем ступицу, лопасти, дугообразные элементы и магнитопроводы, согласно изобретению магнитопроводы выполнены в виде отрезков труб, внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527821
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f302

Способ изготовления чувствительного элемента датчиков газов с углеродными нанотрубками

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для контроля токсичных и взрывоопасных газов и в тех областях науки и техники, где необходим анализ газовых сред. Полупроводниковый чувствительный элемент согласно изобретению представляет собой изолирующую подложку с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528032
Дата охранного документа: 10.09.2014
+ добавить свой РИД