Результат интеллектуальной деятельности: СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ЩЕЛЕВОГО ПАРОГАЗОГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.

Известен теплообменник, содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок, установленных коаксиально с кольцевым зазором и образующих полость для рабочего тела, подводящего и отводящего коллекторов с патрубками, теплообменные элементы, выполненные в виде двухслойных цилиндрических оболочек, соединенные между собой и корпусом при помощи пилонов, установленных на концах теплообменных элементов, при этом в пилонах выполнены каналы для подвода и отвода рабочего тела (патент РФ №2569990, Заявка №: 2014149786/06 от 09.12.2014, МПК:F28D 7/10).

Предложенный теплообменник работает следующим образом. Во внутреннюю полость теплообменника подается теплоноситель. Теплоноситель равномерно распределяется в полости теплообменника и движется в кольцевых зазорах, расположенных между теплообменными элементами и внутренней стенкой корпуса. Рабочее тело через подводящий патрубок поступает в подводящий коллектор и далее в кольцевой зазор, расположенный между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса. В кольцевом зазоре рабочее тело разделяется на два потока. Первый поток рабочего тела проходит в кольцевом зазоре между наружной стенкой и внутренней стенкой корпуса, нагревается и отводится в отводящий коллектор. Второй поток рабочего тела поступает по пилонам в кольцевые зазоры, расположенные между стенками теплообменных элементов. Проходя по кольцевым зазорам, рабочее тело нагревается, после чего поток по пилонам поступает в отводящий коллектор. В отводящем коллекторе два потока рабочего тела смешиваются между собой. Рабочее тело выходит из отводящего коллектора через отводящий патрубок.

Основными недостатками является сложность конструкции, значительные габаритные размеры, обусловленные значительными конструктивными зазорами между кольцевыми теплообменными элементами, неравномерность нагрева оболочек, вызванная последовательностью прохождения теплоносителя от периферийной оболочки к центральной, что, в конечном итоге, снижает эффективность работы теплообменника.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей щелевого парогазогенератора.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной смесительной головке щелевого парогазогенератора, содержащей корпус с установленными в нем смесительными элементами для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, согласно изобретению, корпус выполнен состоящим из нескольких полых обечаек с одним днищем, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости, при этом упомянутые смесительные элементы выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек, причем трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть, при этом выходные части труб скреплены между собой с образованием каналов для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания, причем полости первого и второго потоков компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки щелевого парогазогенератора.

Смесительная головка щелевого парогазогенератора содержит корпус 1, выполненный состоящим из нескольких полых обечаек 2 с одним днищем 3, последовательно установленных друг за другом с образованием замкнутых полостей 4 для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости. Смесительные элементы 5 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных труб 6 разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек 2, а выходные - скреплены между собой в одной плоскости и образуют огневое днище смесительной головки. Трубы большего диаметра и меньшей длины образуют периферийную часть каждого смесительного элемента 5, а трубы меньшего диаметра и большей длины образуют его центральную часть. Выходные части труб 6 скреплены между собой с образованием каналов 7 и 8 для подачи компонентов топлива и парообразующей жидкости соответственно в камеру сгорания. Полости первого 9 и второго 10 компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи 11 парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки. На поверхности труб 6 выполнены кольцевые выступы 12 со сквозными каналами, соединяющие полости между трубами с полостью камеры сгорания.

Предложенная смесительная головка щелевого парогазогенератора работает следующим образом.

Компоненты топлива подаются из соответствующих полостей 4, образованных полыми обечайками 2, в смесительные элементы 5, образованные кольцевыми зазорами между коаксиально установленными трубами 6 разного диаметра и разной длины, входные части которых установлены в днищах полых обечаек 2, а выходные расположены в одной плоскости. В камеру сгорания компоненты поступают в виде полых струй, при этом струя одного компонента топлива взаимодействует со струей другого компонента топлива по внешней и внутренней поверхности, что позволяет обеспечить улучшенное смесеобразование за счет отсутствия центральной части струи компонентов топлива и уменьшения характерного поперечного размера струи.

Парообразующая жидкость подается в полость подачи 11, и из нее, по кольцевым каналам между коаксиально установленными трубами 6, в полость камеры сгорания, где происходит процесс горения компонентов топлива. Парообразующая жидкость, за счет высокой температуры сгорания компонентов топлива, превращается в высокотемпературный пар, и вместе с продуктами сгорания компонентов топлива, поступает для дальнейшего использования.

Расположение полости подачи 11 парообразующей жидкости в периферийной части смесительной головки позволит защитить, за счет образования паровой завесы, огневую стенку камеры сгорания от высоких тепловых потоков, возникающих при сгорании компонентов топлива.

Выполнение на поверхности труб 6 кольцевых выступов 12 со сквозными каналами, соединяющими полости между трубами с полостью камеры сгорания, позволит обеспечить механическую прочность смесительных элементов 5 и радиальные зазоры между трубами 6.

Такое воздействие на потоки компонентов и их преобразование в полые кольцевые струи позволяет уменьшить поперечный характерный размер и увеличить площадь теплообмена, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность работы всего парогазогенератора в целом.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности парогазогенератора.