RU2655025C2 - Burner for thermal units of field installations - Google Patents
Burner for thermal units of field installations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655025C2 RU2655025C2 RU2016107057A RU2016107057A RU2655025C2 RU 2655025 C2 RU2655025 C2 RU 2655025C2 RU 2016107057 A RU2016107057 A RU 2016107057A RU 2016107057 A RU2016107057 A RU 2016107057A RU 2655025 C2 RU2655025 C2 RU 2655025C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- burner
- voltage
- fuel
- nozzle
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000011214 refractory ceramic Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива преимущественно испарительными форсунками, и может быть использовано на полевых средствах приготовления и транспортирования пищи и на других тепловых аппаратах с целью повышения их эффективности.The invention relates to a power system, in particular, to devices for burning liquid fuel, mainly by evaporative nozzles, and can be used on field means for preparing and transporting food and on other thermal devices in order to increase their efficiency.
Все известные выпускаемые горелки ФК-01, ФК-02, КГФ-2, КГФ-3М, КГФ-4М (Эксплуатация технических средств приготовления и транспортирования пищи в полевых условиях. М.: ВИ, 1980 г.) [1], в том числе и многотопливные, из-за недостаточного качества смесеобразования требуют подачи избыточного количества воздуха, тем самым расходуя часть энергии горения на его нагрев и значительно снижая температуру факела и дымовых газов. К недостаткам следует отнести также и тот факт, что они из-за неполного сгорания топлива сильно дымят и демаскируют военный объект, выделяют значительное количество угарного газа, сажи и других вредных летучих веществ. Применение инжектирования, закручивания потоков, искусственного дутья и даже введение чистого окислителя (кислорода) не решают задачу полного выгорания горючего. Это связано с кластерной природой строения впрыскиваемого топлива и воздуха. Известно, что реакция горения (окисления) топлива начинается на поверхности соприкосновения кластеров топлива с кластерами окислителя и относительно медленно продвигается к центру кластеров. Теоретически требуется одновременное окисление молекул горючего во всем объеме. В настоящее время проблема разрушения кластеров до молекулярных структур частично решена применением высоковольтных электрических полей (патенты №2125682, 2160414, 2079786, ЕА 005632, а также патент РФ на полезную модель №71732) [2, 3, 4]. При этом кулоновские силы со скоростью распространения электромагнитной волны дробят и перемешивают горючую смесь на более мелкие кластеры и даже молекулы.All known manufactured burners FK-01, FK-02, KGF-2, KGF-3M, KGF-4M (Operation of technical means of cooking and transporting food in the field. M .: VI, 1980) [1], including including multi-fuel ones, due to the insufficient quality of mixture formation, they need to supply an excess amount of air, thereby spending part of the combustion energy on its heating and significantly reducing the temperature of the flame and flue gases. The disadvantages include the fact that, due to incomplete combustion of fuel, they smoke heavily and unmask a military object, emit a significant amount of carbon monoxide, soot and other harmful volatile substances. The use of injection, swirling flows, artificial blasting and even the introduction of a pure oxidizing agent (oxygen) do not solve the problem of complete burning of fuel. This is due to the cluster nature of the structure of the injected fuel and air. It is known that the fuel combustion (oxidation) reaction begins on the contact surface of fuel clusters with oxidizer clusters and moves relatively slowly towards the center of the clusters. Theoretically, simultaneous oxidation of fuel molecules in the entire volume is required. Currently, the problem of the destruction of clusters to molecular structures is partially solved by the use of high-voltage electric fields (patents No. 2125682, 2160414, 2079786, EA 005632, as well as the RF patent for utility model No. 71732) [2, 3, 4]. In this case, the Coulomb forces with the speed of propagation of the electromagnetic wave crush and mix the combustible mixture into smaller clusters and even molecules.
Так, известны различные способы повышения эффективности процессов горения, например, путем ионизации окислителя (воздуха), участвующего в процессе горения. В патенте ЕА 005632 [5] предлагается перед подачей окислителя в зону горения ионизировать его, пропуская через решетку-электрод с напряжением 30000 Вт, снабженную истекателями электрических зарядов. Применение устройства по данному патенту дает возможность сократить затраты топлива в среднем на 0,5-1,5%, повысить КПД тепловых агрегатов на 0,5-3%.Thus, various methods are known to increase the efficiency of combustion processes, for example, by ionizing an oxidizing agent (air) involved in the combustion process. In patent EA 005632 [5] it is proposed to ionize it before passing the oxidizing agent into the combustion zone by passing it through an electrode grid with a voltage of 30,000 W, equipped with electric charge expanders. The use of the device according to this patent makes it possible to reduce fuel costs by an average of 0.5-1.5%, increase the efficiency of thermal units by 0.5-3%.
Используемые в этих патентах решения позволяют повысить эффективность процессов горения, снизить затраты топлива, повысить коэффициент полезного действия топливно-энергетических установок. Однако во всех этих патентах предлагаются очень сложные конструкции электродов, требующие дорогостоящих, жаропрочных и стойких к окислению металлов и технологий изготовления, отсутствуют указания по конкретному размещению электродов в объеме топки, нет ссылок на научные исследования этих устройств. Такие конструкции трудно технически реализовать и использовать в полевых условиях. При этом, в большинстве случаев, обработку электрическим полем вели или отдельно окислителя (ионизация воздуха), или собственно факела (пламени), где температурная ионизация и так развита глубоко, а электрод быстро сгорает. Такая постановка задачи усложняет устройства для интенсификации горения пламени и требует повышенных напряжений высоковольтного источника (30 кВ и более). Учитывая, что электрическое поле в горючей смеси распространяется после создания тихого разряда по принципу «домино» (как и искра, поджигает любое количество горючего) и для горелок разной мощности практически не зависит от количества сжигаемого топлива, а только от вида топлива (в незначительной степени), нами предлагается универсальное навесное устройство с той особенностью, что острие электрода помещают в холодную область перед началом фронта пламени по продольной оси факела, где смесеобразование закончено, но кластерная система паров и газов не разрушена. В этом случае кулоновские силы электрического поля наиболее эффективно перемешивают и воздействуют на горючую смесь, что выражается при сжигании повышением температуры факела на 120-200°C и КПД теплового блока на 5-6%.The solutions used in these patents make it possible to increase the efficiency of combustion processes, reduce fuel costs, and increase the efficiency of fuel and energy installations. However, in all these patents, very complex electrode designs are proposed that require expensive, heat-resistant and oxidation-resistant metals and manufacturing techniques, there are no instructions on the specific placement of electrodes in the furnace volume, and there are no references to scientific studies of these devices. Such designs are difficult to technically implement and use in the field. In this case, in most cases, the electric field was treated either separately with an oxidizing agent (air ionization), or with a torch (flame) itself, where temperature ionization is already deeply developed, and the electrode quickly burns out. Such a formulation of the problem complicates devices for intensifying flame combustion and requires increased voltages of a high-voltage source (30 kV or more). Given that the electric field in the combustible mixture propagates after creating a quiet discharge according to the “domino” principle (like a spark, ignites any amount of fuel) and for burners of different power it practically does not depend on the amount of fuel burned, but only on the type of fuel (to a small extent ), we propose a universal hinged device with the feature that the tip of the electrode is placed in a cold region before the start of the flame front along the longitudinal axis of the torch, where the mixture formation is completed, but the cluster system of pairs s and gases are not destroyed. In this case, the Coulomb forces of the electric field most effectively mix and act on the combustible mixture, which is expressed when burning by increasing the flame temperature by 120-200 ° C and the efficiency of the heat block by 5-6%.
Горелка по патенту РФ на полезную модель №71732 [5], как наиболее близкая к предлагаемой по совокупности существенных признаков, выбрана в качестве прототипа.The burner according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 71732 [5], as the closest to the proposed combination of essential features, is selected as a prototype.
Она включает электростатический распылитель топлива, содержащий дополнительный электрод, соприкасающийся со струей топлива сразу за соплом форсунки (без указания его зоны расположения), и маломощный источник высокого электрического напряжения с электрическим соединением его выходного напряжения одним электрическим потенциалом на корпус горелки и вторым электрическим потенциалом, присоединенным к этому дополнительному электроду, размещенному за соплом топливной горелки, на расстоянии от него, достаточном для предотвращения электрического пробоя с этого электрода на ее корпус, причем этот дополнительный электрод может быть выполнен из металлического кольца, размещенного на торце полой диэлектрической трубки, надетой плотно на сопло снаружи, с внутренним диаметром металлического кольца, равным внутреннему диаметру сопла топливной горелки, причем упомянутый дополнительный электрод электростатического распылителя топлива горелки может быть конструктивно выполнен в виде вихревого сопла с полостью внутри и с наклонными выходными отверстиями в нем и несколькими тангенциальными патрубками для подачи в эту полость и вихревого смешивания электростатически тонкораспыленного топлива и дополнительных компонентов топливной смеси - ионизированного воздуха, воды и части отходящих газов в виде вторичных продуктов горения.It includes an electrostatic fuel atomizer containing an additional electrode in contact with the fuel stream immediately after the nozzle nozzle (without indicating its location), and a low-power source of high voltage with an electrical connection of its output voltage with one electric potential to the burner body and a second electric potential connected to this additional electrode, located behind the nozzle of the fuel burner, at a distance from it sufficient to prevent breakdown from this electrode to its housing, and this additional electrode may be made of a metal ring placed on the end of the hollow dielectric tube, worn tightly on the nozzle from the outside, with an inner diameter of the metal ring equal to the inner diameter of the nozzle of the fuel burner, wherein said additional electrode The electrostatic burner fuel atomizer can be structurally made in the form of a vortex nozzle with a cavity inside and with inclined outlet openings in it and several t ngentsialnymi nozzles for feeding into this cavity and the vortex mixing electrostatically atomized fuel and additional air-fuel mixture - the ionized air, water and part of the exhaust gases in a secondary combustion products.
Недостатками горелки являются необоснованное экспериментом расстояние электрода от заземленной форсунки, существенное ее усложнение за счет подвода отдельно ионизированного воздуха, воды и части отходящих газов в виде вторичных продуктов горения, допускается слишком высокое напряжение, близкое к пробойному. Это требует повышенной в 3-4 раза мощности высоковольтного устройства и качественных изоляторов.The disadvantages of the burner are the experimentally unreasonable distance of the electrode from the grounded nozzle, its significant complication due to the supply of separately ionized air, water and part of the exhaust gases in the form of secondary combustion products, too high a voltage close to the breakdown voltage is allowed. This requires an increase of 3-4 times the power of a high-voltage device and high-quality insulators.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности процессов горения, протекающих в них, при относительно простых устройствах интенсификации горения и при более низких напряжениях.An object of the invention is to increase the efficiency of combustion processes occurring in them, with relatively simple devices for intensifying combustion and at lower voltages.
Техническая задача выполняется за счет того, что горелка для тепловых блоков полевых установок, содержащая распылитель топлива (сопло) с электродом, маломощный источник высокого электрического напряжения и диэлектрическую трубку, отличается тем, что электрод с диэлектрической трубкой выполнен в виде навесного устройства, закрепленного на горелке через изолятор с высоковольтным электродом Г-образного типа, причем размеры и расстояние острия высоковольтного электрода от заземленной горелки могут меняться в зависимости от ее конструкции и мощности, при этом неизолированный конец высоковольтного электрода находится в зоне начала воспламенения пламени горелки на расстоянии меньшем, чем остальная часть электрода, чтобы тихий разряд возникал только в районе острия.The technical task is due to the fact that the burner for the thermal units of field installations containing a fuel atomizer (nozzle) with an electrode, a low-power source of high electric voltage and a dielectric tube, differs in that the electrode with a dielectric tube is made in the form of a mounted device mounted on the burner through an insulator with a high-voltage electrode of the L-shaped type, and the dimensions and distance of the tip of the high-voltage electrode from the grounded burner can vary depending on its design and power and, while the bare end of the high voltage electrode is in the initiation area ignition burner flame at a distance smaller than the rest of the electrode to silent discharge occurs only in the vicinity of the tip.
Технический результат изобретения состоит в повышении коэффициента полезного действия горелки за счет установки универсального навесного устройства, которое повышает эксплуатационные качества теплового блока с вытекающими последствиями изменения тепловой производительности и экологичности, снижает металлоемкость и габариты газоходов, снижает количество дымовых газов на 20-25%, а скорость нагрева воды при том же расходе дизтоплива возрастет на 5-6% (Амосова, М. А. Разработка способа интенсификации обогрева рабочей поверхности тепловых аппаратов пищевой промышленности: автореферат дис.… кандидата технических наук: 05.18.12. / Амосова Марина Андреевна [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т низкотемператур. и пищевых технологий]. - Санкт-Петербург, 2010. - 15 с.) [6].The technical result of the invention is to increase the efficiency of the burner due to the installation of a universal hinged device, which improves the performance of the thermal unit with the ensuing consequences of changes in thermal performance and environmental friendliness, reduces the metal consumption and dimensions of the flues, reduces the amount of flue gases by 20-25%, and water heating at the same diesel fuel consumption will increase by 5-6% (Amosova, M. A. Development of a method for intensifying the heating of the working surface of thermal of food industry apparatus: abstract of the dissertation ... Candidate of technical sciences: 05.18.12. / Amosova Marina Andreevna [Place of protection: St. Petersburg State University of Low Temperature and Food Technologies] - St. Petersburg, 2010. - 15 p.) [6].
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, схемами и графиками, приведенными на фиг. 1-4.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, diagrams and graphs shown in FIG. 1-4.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема универсального навесного устройства.In FIG. 1 shows a circuit diagram of a universal attachment.
На фиг. 2 изображена горелка с размещенным на ней универсальным навесным устройством, на которой обозначено: поз. 1 - изолятор; поз. 2 - сопло; поз. 3 - электрод; поз. 4 - трубка-изолятор; поз. 5 - хомут-держатель; поз. 6 - клемма; поз. 7 - источник высоковольтного напряжения; поз. 8 - клемма заземления.In FIG. 2 shows a burner with a universal attachment mounted on it, on which is indicated: pos. 1 - insulator; pos. 2 - nozzle; pos. 3 - electrode; pos. 4 - tube-insulator; pos. 5 - holder clamp; pos. 6 - terminal; pos. 7 - a source of high voltage; pos. 8 - ground terminal.
Горелка для тепловых блоков полевых установок содержит форсунку горелки с размещенным на ней универсальным навесным устройством, состоящим из изолятора (1) (как вариант, фарфорового кольцевого, выполненного из огнеупорной керамики), который крепится к корпусу форсунки клеммой заземления (8). В изоляторе (1) закреплен высоковольтный электрод (3) с возможностью продольного перемещения по резьбе в нем. Электрод (3) покрыт трубкой-изолятором (4) (как вариант, керамическим) и через винтовую клемму (6) запитан от высоковольтного источника (7) (как вариант, с защитным сопротивлением). Электрод (3) выполнен из 5-6 мм жаропрочной проволоки и для усиления ионообразования в заданной точке, имеет заостренный под углом 90° конец. Потребляемая мощность N=0,02-0,03 кВт. Выходной ток I вых=0,001-0,003 А ограничен сопротивлением R=от 100 кОм до 1 мОм мощностью 5-10 Вт для защиты от короткого замыкания и для безопасности персонала. Трансформатор и умножитель напряжения - от ранее серийно выпускаемых переносных телевизоров, рассчитанных на аккумуляторное питание 12 Вт.The burner for thermal units of field installations contains a burner nozzle with a universal hinged device mounted on it, consisting of an insulator (1) (as an option, a porcelain ring made of refractory ceramic), which is attached to the nozzle body with a ground terminal (8). A high voltage electrode (3) is fixed in the insulator (1) with the possibility of longitudinal movement along the thread in it. The electrode (3) is covered with an insulating tube (4) (ceramic, as an option) and is fed through a screw terminal (6) from a high-voltage source (7) (as an option, with protective resistance). The electrode (3) is made of 5-6 mm heat-resistant wire and, to enhance ion formation at a given point, has an end pointed at an angle of 90 °. Power consumption N = 0.02-0.03 kW. The output current I out = 0.001-0.003 A is limited by the resistance R = from 100 kOhm to 1 mOhm with a power of 5-10 W for short circuit protection and for personnel safety. Transformer and voltage multiplier - from previously commercially available portable TVs, designed for 12 W battery power.
Выходное напряжение U вых=700-10000 В, плюс - на массу горелки, минус - на клемму электрода (Патент ЕА №005632 «Устройство подготовки окислителя для сжигания топлива», Громцев С.А., Смирнов В.Т., Пурмал М.Я. Способ регулирования процесса горения и устройство для его осуществления. Описание изобретения. ВНИИГПЭ, А.С. №1394000, 1986 г.) [7, 8].The output voltage Uout = 700-10000 V, plus - to the mass of the burner, minus - to the electrode terminal (Patent EA No. 005632 "Device for preparing an oxidizer for fuel combustion", Gromtsev SA, Smirnov VT, Purmal M. I. A method of regulating the combustion process and a device for its implementation. Description of the invention. VNIIGPE, AS No. 1394000, 1986) [7, 8].
Принцип работы горелки: от генератора автомобиля или аккумулятора постоянный ток преобразуется в переменный, поступающий на повышающий трансформатор и выпрямитель без сглаживания пульсаций, откуда подается на высоковольтный электрод. Причем напряжение высоковольтного источника U определяется по формулеThe principle of operation of the burner: from the car’s generator or battery, the direct current is converted into alternating current supplied to the step-up transformer and rectifier without smoothing the ripples, from where it is supplied to the high-voltage electrode. Moreover, the voltage of the high-voltage source U is determined by the formula
, ,
где U пр - напряжение пробоя для парообразной или капельно-распыленной топливной смеси 22-27 кВ/см; b - расстояние электрода от сопла горелки, см; U - необходимое для создания тихого разряда напряжение высоковольтного источника, В.where U CR - breakdown voltage for a vaporous or drip-sprayed fuel mixture of 22-27 kV / cm; b is the distance of the electrode from the nozzle of the burner, cm; U - voltage of a high-voltage source, V., necessary for creating a quiet discharge.
Известно, что даже незначительное количество ионизированной топливной смеси (например, 0,00001% от общего секундного расхода) достаточно для проявления эффекта «домино», то есть ионизации всего объема факела. Учитывая, что скорость распространения ионизации кластеров факела близка к скорости света и практически не зависит от мощности высоковольтного источника (после достижения пороговой энергии ионизации смеси) (Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. - М.: Металлургия, 1968 г. - 310 с.; Лаутон Дж., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения. - М.: Энергия, 1976. - 296 с.; Дудышев В.Д. «Новая электроогневая технология - эффективный метод решения экологических и энергетических проблем» // «Экология и промышленность России», №3, 1997 г.) [9, 10, 11].It is known that even a small amount of ionized fuel mixture (for example, 0.00001% of the total second flow rate) is sufficient for the manifestation of the "domino" effect, that is, ionization of the entire volume of the torch. Given that the propagation velocity of the ionization of flare clusters is close to the speed of light and practically does not depend on the power of the high-voltage source (after reaching the threshold ionization energy of the mixture) (Stepanov EM, Dyachkov BG Ionization in a flame and electric field. - M. : Metallurgy, 1968 - 310 s .; Lauton J., Weinberg F. Electric aspects of combustion. - M.: Energia, 1976. - 296 s .; Dudyshev VD “New electric fire technology - an effective method for solving environmental and energy problems ”//“ Ecology and Industry of Russia ”, No. 3, 1997) [9, 10, 11].
Проведенные эксперименты показали, что применение предложенной горелки повышает эффективность работы тепловых блоков за счет того, что на выходе из горелки в области начала воспламенения происходит ионизация топливной смеси под воздействием импульсного электрического поля (от постоянного тока, не сглаженного конденсаторами или индуктивностями). При этом мгновенно, со скоростью распространения электромагнитной волны, во всем объеме ионизированной горючей смеси начинают действовать кулоновские силы отталкивания, интенсивно перемешивая горючую смесь. Потребность в избыточном количестве воздуха, как показали эксперименты, снижается до α=1,0-1,05 при обеспечении бездымного горения. Это приводит к одновременному горению факела во всем объеме при повышенной температуре и многократному усилению лучеиспускания в видимой и ультрафиолетовой области. Нагрев рабочей поверхности пищеварочных котлов уже происходит не только конвективным путем за счет более горячих газов, но в большей степени излучением факела. Количество угарного газа и несгоревших частиц углерода при хорошем смешивании смеси снижается, как и частота очистки наружной поверхности котлов от сажи.The experiments showed that the use of the proposed burner increases the efficiency of the thermal blocks due to the fact that at the exit of the burner in the ignition start region the fuel mixture is ionized under the influence of a pulsed electric field (from a direct current not smoothed by capacitors or inductances). In this case, instantly, with the speed of propagation of the electromagnetic wave, the Coulomb repulsive forces begin to act in the entire volume of the ionized combustible mixture, intensively mixing the combustible mixture. The need for excess air, as shown by experiments, is reduced to α = 1.0-1.05 while providing smokeless combustion. This leads to the simultaneous burning of the torch in its entirety at an elevated temperature and the multiple intensification of radiation in the visible and ultraviolet regions. The heating of the working surface of the digestion boilers is already taking place not only by convective means due to hotter gases, but to a greater extent by radiation of the torch. The amount of carbon monoxide and unburned carbon particles with a good mixing of the mixture decreases, as does the frequency of cleaning the outer surface of the boilers from soot.
Проведенный на заводе «Спецтехмаш» г. Всеволожск Ленинградской обл. в ноябре-декабре 2015 года эксперимент дал положительные результаты. Предложенное универсальное навесное устройство возможно использовать к любой горелке, изменяя лишь напряженность на электроде из-за необходимости установки неизолированного острия электрода в начало фронта воспламенения горючей смеси. Этот зазор от сопла форсунки до фронта воспламенения зависит от мощности горелки и давления струи на выходе. Электрическая схема такого устройства в настоящее время позволяет произвести плавные регулировки даже в автоматическом режиме в зависимости от качества и вида топлива. Снижение количества дымовых газов на 20% из-за уменьшения необходимого коэффициента избытка воздуха от 1,25 до 1,05 уменьшает количество холодного воздуха, которое необходимо предварительно разогревать в процессе сжигания. В целом, при одинаковом времени работы полевой кухни, температура нагрева воды при том же расходе дизтоплива возрастет на 5-6% из-за более полного догорания угарного газа и сажи (эффект бездымности и повышения температуры продуктов сгорания в топке). Экспериментально подтверждено, что при этом наблюдается эффект электротермической интенсификации теплоотдачи. Заряженные от электрода ионы сгоревшей смеси интенсивно притягиваются к наиболее близким заземленным поверхностям (днищу котла), теряют свой заряд и уступают место новым массам заряженных газов. Таким образом, за счет эффекта электроконвекции заряженные горючие газы турбулизируются и интенсивно выполняют функцию переносчика тепла, исключая застойные зоны у наружной поверхности котла.Held at the Spetstekhmash plant in Vsevolozhsk, Leningrad Region in November-December 2015, the experiment gave positive results. The proposed universal attachment device can be used for any burner, changing only the voltage on the electrode due to the need to install an uninsulated tip of the electrode at the beginning of the ignition front of the combustible mixture. This clearance from the nozzle of the nozzle to the front of ignition depends on the power of the burner and the pressure of the jet at the outlet. The electrical circuit of such a device currently allows smooth adjustments even in automatic mode, depending on the quality and type of fuel. A 20% reduction in the amount of flue gas due to a decrease in the required coefficient of excess air from 1.25 to 1.05 reduces the amount of cold air that must be preheated during combustion. In general, with the same operating time of the field kitchen, the temperature of heating the water at the same diesel consumption will increase by 5-6% due to more complete burning of carbon monoxide and soot (the effect of smokelessness and an increase in the temperature of combustion products in the furnace). It was experimentally confirmed that in this case the effect of electrothermal intensification of heat transfer is observed. The ions of the burnt mixture charged from the electrode are intensively attracted to the nearest grounded surfaces (the bottom of the boiler), lose their charge and give way to new masses of charged gases. Thus, due to the effect of electroconvection, charged combustible gases are turbulized and intensively perform the function of a heat carrier, excluding stagnant zones at the outer surface of the boiler.
На фиг. 3 изображены экспериментальные данные изменения количества (оксида углерода) угарного газа от напряженности на электроде горелки в дыме полевой кухни КП-130.In FIG. Figure 3 shows the experimental data on the change in the amount (carbon monoxide) of carbon monoxide from the tension on the burner electrode in the smoke of the field kitchen KP-130.
На фиг. 4 изображен график изменения температуры воды в котле 1 блюда в зависимости от напряженности на электроде (через 30 минут). При температуре 70-75°C начинается интенсивная денатурация белков и клейстеризация крахмала, что можно считать началом варки пищи.In FIG. 4 shows a graph of the temperature change in the boiler of 1 dish depending on the voltage on the electrode (after 30 minutes). At a temperature of 70-75 ° C, intense denaturation of proteins and gelatinization of starch begins, which can be considered the beginning of cooking.
Таким образом, предложенное конструктивное решение навесного устройства не требует такого высокого напряжения, как при обычной (объемной) ионизации воздуха, или дополнительной ионизации пламени. Из графиков видно, что дальнейшее повышение рабочего напряжения на электроде неэффективно, так как уже при 8 кВ/см весь объем смеси ионизируется и вступает в химическую реакцию горения.Thus, the proposed constructive solution of the hinged device does not require such a high voltage as with conventional (bulk) ionization of air, or additional flame ionization. It can be seen from the graphs that a further increase in the operating voltage at the electrode is inefficient, since already at 8 kV / cm the entire volume of the mixture is ionized and enters into a chemical combustion reaction.
При этом экспериментально обнаружено влияние не только увеличения яркости пламени, но и электротермического эффекта, то есть разрушения пограничного слоя у стенок пищеварочного котла заряженными частицами дымовых газов, в результате чего коэффициент теплопередачи возрос на 8-12%.At the same time, the effect of not only increasing the brightness of the flame, but also the electrothermal effect, that is, the destruction of the boundary layer near the walls of the digestion boiler by charged particles of flue gases, was experimentally discovered, as a result of which the heat transfer coefficient increased by 8-12%.
Список литературыBibliography
1. Эксплуатация технических средств приготовления и транспортирования пищи в полевых условиях. М.: ВИ, 1980 г.1. Operation of technical means of cooking and transporting food in the field. M .: VI, 1980
2. Патент РФ на изобретение №2125682 «Способ интенсификации и управления пламенем».2. RF patent for the invention No. 2125682 "Method of intensification and control of the flame."
3. Патент РФ на изобретение №2160414 «Способ сжигания топлива и устройство для этого осуществления».3. RF patent for the invention No. 2160414 "Method of burning fuel and a device for this implementation."
4. Патент РФ на изобретение №2079786 «Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки».4. RF patent for the invention No. 2079786 "Method for intensifying the combustion of a flame in a furnace of a boiler plant."
5. Патент РФ на полезную модель №71732 «Электростатическая топливная форсунка».5. RF patent for utility model No. 71732 "Electrostatic fuel injector."
6. Амосова, М. А. Разработка способа интенсификации обогрева рабочей поверхности тепловых аппаратов пищевой промышленности: автореферат дис.… кандидата технических наук: 05.18.12. / Амосова Марина Андреевна [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т низкотемператур. и пищевых технологий]. - Санкт-Петербург, 2010. - 15 с.6. Amosova, M. A. Development of a method for intensifying the heating of the working surface of thermal apparatuses of the food industry: abstract of the dissertation ... candidate of technical sciences: 05.18.12. / Amosova Marina Andreevna [Place of protection: St. Petersburg. state un-t low temperatures. and food technology]. - St. Petersburg, 2010 .-- 15 p.
7. Патент ЕА №005632 «Устройство подготовки окислителя для сжигания топлива».7. Patent EA No. 005632 "Device for the preparation of an oxidizing agent for fuel combustion."
8. Громцев С.А., Смирнов В.Т., Пурмал М.Я. Способ регулирования процесса горения и устройство для его осуществления. Описание изобретения. ВНИИГПЭ, А.С.№1394000, 1986 г.8. Gromtsev S.A., Smirnov V.T., Purmal M.Ya. A method of regulating the combustion process and a device for its implementation. Description of the invention. VNIIGPE, A.S. No. 1394000, 1986
9. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизация в пламени и электрическое поле. - М.: Металлургия, 1968 г. - 310 с.9. Stepanov E.M., Dyachkov B.G. Ionization in flame and electric field. - M.: Metallurgy, 1968 - 310 s.
10. Лаутон Дж., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения. - М.: Энергия, 1976. - 296 с.10. Lauton J., Weinberg F. Electric aspects of combustion. - M .: Energy, 1976 .-- 296 p.
11. Дудышев В.Д. «Новая электроогневая технология - эффективный метод решения экологических и энергетических проблем» // «Экология и промышленность России», №3, 1997 г.11. Dudyshev V.D. “New electric fire technology - an effective method for solving environmental and energy problems” // Ecology and Industry of Russia, No. 3, 1997
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016107057A RU2655025C2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Burner for thermal units of field installations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016107057A RU2655025C2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Burner for thermal units of field installations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016107057A RU2016107057A (en) | 2017-08-30 |
RU2655025C2 true RU2655025C2 (en) | 2018-05-23 |
Family
ID=59798713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016107057A RU2655025C2 (en) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | Burner for thermal units of field installations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2655025C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU421854A1 (en) * | 1970-03-24 | 1974-03-30 | А. И. Раг лис , В. И. Ю. Лапенас | MAPS |
SU1666875A2 (en) * | 1989-08-22 | 1991-07-30 | Завод "Брянсксельмаш" Им.60-Летия Союза Сср | Device for a burner firing |
RU2009405C1 (en) * | 1991-06-05 | 1994-03-15 | Государственный проектный конструкторский научно-исследовательский институт "Сантехниипроект" | Ionization device for protection boiler plant against flameout of burner torch |
RU71732U1 (en) * | 2007-10-26 | 2008-03-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | ELECTROSTATIC FUEL INJECTOR |
RU137088U1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-01-27 | Закрытое акционерное общество "СибЭнергоГруп" | DRIVING MECHANISM OF LONGITUDINAL MOVEMENT OF THE ELECTRIC ARC IGNITOR FOR IGNITION OF THE VEHICLE NOZZLE |
-
2016
- 2016-02-25 RU RU2016107057A patent/RU2655025C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU421854A1 (en) * | 1970-03-24 | 1974-03-30 | А. И. Раг лис , В. И. Ю. Лапенас | MAPS |
SU1666875A2 (en) * | 1989-08-22 | 1991-07-30 | Завод "Брянсксельмаш" Им.60-Летия Союза Сср | Device for a burner firing |
RU2009405C1 (en) * | 1991-06-05 | 1994-03-15 | Государственный проектный конструкторский научно-исследовательский институт "Сантехниипроект" | Ionization device for protection boiler plant against flameout of burner torch |
RU71732U1 (en) * | 2007-10-26 | 2008-03-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | ELECTROSTATIC FUEL INJECTOR |
RU137088U1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-01-27 | Закрытое акционерное общество "СибЭнергоГруп" | DRIVING MECHANISM OF LONGITUDINAL MOVEMENT OF THE ELECTRIC ARC IGNITOR FOR IGNITION OF THE VEHICLE NOZZLE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016107057A (en) | 2017-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0834039B1 (en) | Energy converter using imploding plasma vortex heating | |
US3358731A (en) | Liquid fuel surface combustion process and apparatus | |
KR20080092858A (en) | Electro-dynamic swirler, combustion apparatus and methods using the same | |
WO1996001394A1 (en) | An electrode arrangement for use in a combustion chamber | |
US4176637A (en) | Apparatus for electrostatic fuel mixing | |
CN104832917B (en) | Igniter spray gun and for operate with igniter spray gun incinerator method | |
CN106257138B (en) | Combustion device with controllable output heat source temperature | |
Korolev et al. | Plasma-assisted combustion system based on nonsteady-state gas-discharge plasma torch | |
US4228747A (en) | High energy arc ignition of pulverized coal | |
RU2655025C2 (en) | Burner for thermal units of field installations | |
RU65177U1 (en) | BURNER | |
RU2694268C1 (en) | Method for intensification and control of flame | |
KR100713708B1 (en) | Alternating Current High Voltage Adoptive Combustion System for increasing a Flame Stabilization Region | |
Barmina et al. | Electric field effect on biomass combustion characteristics | |
RU113336U1 (en) | BURNER | |
JPH0131082B2 (en) | ||
Ermoshin et al. | Application of technology for combustion of depleted ionized gas fuel in an electric field | |
RU2448300C2 (en) | Method for efficient combustion of fuel and device for its realisation | |
RU2079786C1 (en) | Method to intensify burning of flame torch in furnace of boiler installation | |
RU137091U1 (en) | WATER HEATING DEVICE | |
RU2731139C1 (en) | Flare combustion method of fuel-air coal mixture and device for implementation of method | |
Liao et al. | Application of plasma discharges to the ignition of a jet diffusion flame | |
RU2731087C1 (en) | Method for flare combustion of fuel-air mixture and device for implementation of method | |
RU2779343C1 (en) | Apparatus for electric ignition and flare combustion of a fuel-air mixture | |
RU2432527C1 (en) | Method of effective fuel combustion and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180226 |