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

Показаны записи 1-10 из 536.
20.01.2013
№216.012.1d2c

Жидкостный ракетный двигатель и способ охлаждения теплонапряженных участков его камеры

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД), преимущественно кислородно-керосиновым. Жидкостный ракетный двигатель содержит как минимум одну регенеративно охлаждаемую камеру, устройство для подачи рабочего тела на турбину турбонасосного агрегата, турбонасосный агрегат, агрегаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472962
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.02.2013
№216.012.29e9

Способ очистки воздуха

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в пропускании воздуха через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476256
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bd3

Клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем. Клапан содержит корпус с проходным каналом и присоединительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476746
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bea

Способ сжигания газов

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для создания способов сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Способ сжигания газов при помощи факельной горелки, содержащей корпус в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476769
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e74

Факельная горелка

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Факельная горелка содержит корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477423
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.300a

Способ определения скорости сближения боеприпаса с целью

Способ относится к области вооружений и может быть использован во взрывателях боеприпасов для определения скорости сближения боеприпаса с целью. Способ заключается в определении по измеренной величине временного промежутка между идентификациями цели на двух различных заданных дистанциях и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477833
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.302e

Способ определения расстояния до цели

Способ относится к области вооружений и может быть использован для определения заданного расстояния при сближении боеприпаса с целью. Способ основан на обнаружении цели посредством зондирования пространства световыми импульсами и регистрации отраженного излучения с последующим анализом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477869
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.302f

Способ определения скорости сближения двух тел, движущихся с различной скоростью

Способ предназначен для определения скорости сближения двух тел, движущихся с различной скоростью. Способ основан на определении по измеренной величине временного промежутка между моментами обнаружения одним телом другого тела на дальней и ближней дистанциях, за счет обнаружения одного тела...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477870
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.3166

Способ применения неконтактного датчика цели

Способ относится к области вооружения, в частности к оптическим неконтактным взрывателям. Способ применения неконтактного датчика цели с приемо-передающим каналом, содержащим оптический излучатель с источником оптического излучения, фотоприемник и электронный блок характеризуется тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478184
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.324a

Разнотемпературная конденсационная камера

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения содержит нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их наружных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478417
Дата охранного документа: 10.04.2013
Показаны записи 1-10 из 285.
20.09.2013
№216.012.6d16

Способ многоальтернативной оптимизации моделей автоматизации структурного синтеза мехатронно-модульных роботов

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к робототехнике, и может быть использовано при создании мехатронно-модульных роботов. Технический результат - ускорение процесса синтеза, повышение надежности работы мехатронно-модульных роботов. Предложен способ многоальтернативной оптимизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493577
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.01.2014
№216.012.9be3

Способ электрохимического извлечения свинца из свинцово-кислотных отходов аккумуляторных батарей

Изобретение относится к способу извлечения свинца из отходов аккумуляторных батарей. Способ включает электролитическое осаждение свинца из щелочных растворов на асимметричном импульсном токе с варьированием периодической последовательности пакетов положительных n+ и отрицательных n- импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505613
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.02.2014
№216.012.9ebe

Наноструктурное покрытие из гранулированного композита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. Наноструктурное покрытие из наногранулированного композита «металл-керамика», преимущественно (COFeB)(CaF),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506346
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.9ebf

Способ повышения износостойкости наноструктурного покрытия из гранулированного композита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектроники, альтернативной энергетике и т.д. Способ повышения износостойкости наноструктурного покрытия из гранулированного композита «металл-керамика»,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506347
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a2e2

Безредукторный ветроэлектроагрегат

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Безредукторный ветроэлектроагрегат содержит башню, поворотное основание, снабженное ветроколесом с сегментными роторными элементами и установленной в подшипники втулкой, кронштейном со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507413
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.04.2014
№216.012.afa1

Конвекторное кольцо

Изобретение предназначено для отжига в колпаковой печи стопы рулонов холоднокатаной полосовой стали. Конвекторное кольцо содержит расположенные в параллельных плоскостях по окружности с равным шагом под углом к радиальному направлению ребра. Каждое из ребер одной плоскости соединено концевыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510676
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b34d

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511617
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b369

Способ получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. В способе получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита «металл-керамика» получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511645
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.04.2014
№216.012.b408

Способ подогрева криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Предложен способ подогрева криогенной жидкости, заключающийся в пропускании жидкости через теплообменные элементы с подведением к ним тепла. Корпус испарителя криогенной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511805
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b8e3

Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Тракт охлаждения теплонапряженных конструкций содержит наружную и огневую оболочки с каналами охлаждения между ними, образованными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513059
Дата охранного документа: 20.04.2014

Похожие РИД в системе