1. Диффузионные газовые горелки

Диффузионные газовые горелки состоят из – насадки с огневыми отверстиями и подводящего газопровода с краном.

Насадка – это отрезок трубы, один конец которой заварен, а через другой подается газ из газопровода, распределяющийся затем по огневым отверстиям. Насадке можно придать любую форму.

Огневые отверстия – сверления , расположенные с шагом

Отверстия должны находиться друг от друга на таком расстоянии, чтобы осуществлялся эффект зажигания.

Диаметр трубы применяется из расчета суммарного сечения выходных отверстий.

Струя газа разбивается на мелкие струйки с целью увеличения контакта с окружающей средой, т.е. с О₂ воздуха. Создается жёлтый непрозрачный факел пламени.

Достоинство: - простота конструкции;

- широкий диапазон регулирования горения;

- насадка может иметь не только форму трубы, но и любую другую конфигурацию, соответствующую форме камеры сгорания.

Недостаток: - большая высота пламени;

- большие значения коэффициента избытка воздуха ( ). Это приводит к снижению температуры в камере сгорания и охлаждению факела.

В диффузионной горелке газ смешивается с воздухом за пределами насадки, то есть в камере сгорания (в топке). Поэтому называются горелками внешнего смешения.

Достоинства:

• горение пламени устойчиво, бесшумно, надежны в эксплуатации.

• проскока пламени в горелку не может быть, так как в ней нет воздуха!

Недостатки:

• высокий факел создаёт необходимость в высокой камере сгорания. Т. к. тепловые аппараты П.О.П имеют в большинстве случаев низкие камеры сгорания, то диффузионные горелки в них используются редко.

• при использовании искуственных газов с малой теплотой сгорания ( ) высота факела значительно ниже, чем при сжигании природного газа ( ), поэтому за рубежом, где часто используются искусственные газы, диффузионные горелки используются и в тепловом оборудовании П.О.П.

Часовая производительность горелки В зависит от размеров и формы сопла. Количество газа, поступающего через сопло в горелку за один час, определяется по формуле:

где: В – количество газа, м^3/час;

F – площадь сечения сопла, мм²;

Р_Г - давление газа, мм. вод. ст.;

- удельный вес газа, кг/нм³;

К – коэффициент истечения (зависит от формы сопла).

Для равномерного распределения газовоздушной смеси по выходным отверстиям сечение насадки д.б. в 1,7 – 2,5 раза >

2. Инжекционные газовые горелки

Инжекционные горелки – это горелки, в которых кинетическая энергия газа используется для подсоса воздуха.

I. Односопловые инжекционные горелки частичного смешения (пламенные):

Принципиальная схема горелки имеет вид:

газ

4

1^й в-х

Р=0

D₂ = D4

P<0

P>0

3

2^й в-х

l₃

l₁

l₂

2

D₄

Основные части инжекционной горелки:

1. – сопло;

2. – смесительная трубка;

3. – насадка;

4. – регулятор первичного воздуха.

Сопло – это сужающееся отверстие в наконечнике для выхода газа из газоподводящей трубы. Сопло увеличивает скорость, т. е. создаёт необходимую кинетическую энергию газовой струе, которая обеспечивает подсос первичного воздуха. Обычно скорость газа при выходе из сопла составляет 50 м/с. Чаще всего сопло имеет такую форму:

Угол измен. От 8⁰ до 45⁰, т.е. 16⁰ до 90⁰

90⁰

l

d

К=0,7

К=0,8

К=0,87

К=0,75 0,9

16⁰

90⁰

50⁰

D₁

l_{D1 D}

90⁰

D₁

Сопло с углом конуса 90^о

Сопло с углом 50^о

Сопло с углом конуса 16^о

Сопло с углом конуса 90^о и с цилиндрической выходной частью

К зависит от отношения

Струя газа, вытекающая из сопла с большой скоростью, увлекает за собой окружающий воздух. А на место этого воздуха под действием Р_атм. поступает новое количество воздуха, тоже увлекаемое струёй газа.

2. Смесительная трубка состоит из:

• конфузора (сужающаяся часть);

• горловины (линейная часть);

• диффузора (расширяющаяся часть).

Конфузор служит для подсоса воздуха за счет разрежения, создаваемого вытекающей из сопла струёй газа. Обычно конфузор выполняется в виде усеченного конуса с углом = 30^о

Горловина служит для смешения и выравнивания скорости газа и первичного воздуха.

Диффузор выравнивает концентрацию газовоздушной смеси путем ее торможения. Это тоже усеченный конус с углом = 8^о. При движении смеси вдоль диффузора скорость смеси уменьшается, а концентрация выравнивается.

8^о – это максимальный угол, при котором диффузор имеет минимальную длину.

3. Насадка служит для подачи газовоздушной смеси в камеру сгорания. Её конфигурация обычно соответствует форме камеры сгорания. Имеет отверстия с приливами. За счет приливов устраняется проскок пламени внутрь горелки.

4. Регулятор 1^го воздуха регулирует количество воздуха, поступающего в смесительную трубку. Обычно выполняется 1) в виде диска, перемещающегося по резьбе вдоль оси горелки или 2) в виде задвижки.

Принцип действия инжекционной горелки заключается в следующем:

1. Газ с большой скоростью вытекает из суженного отверстия сопла в смесительную трубку,

2. Создает разрежение в конфузоре, Р<0;

3. Воздух из окружающей среды подсасывается в смесительную трубку через регулятор 1^го воздуха. Практически через регулятор 1^го воздуха засасывается в горелку около 40–70% воздуха, необходимого для полного сгорания газа, (т.е. от теоретически необходимого). В смесительной трубке газ и воздух перемешивается и поступает в горелочную насадку. Таким образом, в самой горелке подготавливается смесь газа с первичным воздухом, способная воспламеняться и гореть.

4. Окончательное дожигание смеси происходит с участием 2^го воздуха, который подмешивается к факелу из окружающей среды путём диффузии и конвективного перемешивания. Этот воздух (2^й) поступает за счёт тяги (т.е. разрежения в камере сгорания). Количество 2^го воздуха ваппарате можно регулировать.

5. Благодаря частичной подготовке смеси для сгорания (1^й+газ) факел имеет малую высоту пламени. При этом коэффициент избытка воздуха , т.е. значительно меньше, чем для диффузионной горелки ( ). В результате ( ). В факеле пламени инжекционных горелок нет частиц сажи, поэтому пламя прозрачное, несветящееся, зеленовато – голубого цвета. Так как факел имеет малую высоту, инжекционные горелки такого типа наиболее широко распространены в газовом оборудовании П.О.П., имеющем низкие камеры сгорания.

Так как в смесительном устройстве инжекционных горелок находится не газ, а газовоздушная смесь, то при работе аппарата возможны:

• проскок пламени внутрь горелки;

• хлопок;

• отрыв пламени.

Всего этого не должно быть при правильной эксплуатации горелок.

Проскок пламени внутрь горелки происходит при малом количестве подаваемого в горелку газа. Пламя, «в погоне» за слишком медленно поступающей газовоздушной смесью устремляется внутрь огневого отверстия, и горит вблизи сопла, подающего газ.

Газ необходимо выключить! И дать горелке остыть.

Хлопок происходит при быстром выключении газа – это взрыв г+в смеси внутри горелки. При хлопке пламя также проскакивает внутрь смесительного устройства, в результате чего смесь (г+1^й воздух) взрывается с шумом. Хлопок сопровождается повышением Р в камере сгорания и выбросом пламени к фронту обслуживания горелки.

Для предотвращения хлопка при выключении горелки:

1) нужно сначала закрыть подачу 1^го воздуха, переведя горелку на диффузионный режим работы

2)затем выключить подачу газа (закрыть кран).

т. к. при этом в смесительном устройстве уже не будет воздуха, хлопок не произойдёт.

Отрыв пламени от огневого отверстия, т.е. от насадки происходит:

1. при чрезмерном повышении Р перед горелкой;

2. при слишком большом поступлении 1^го воздуха (сильно открыт регулятор 1^го воздуха);

3. при слишком большом поступлении 2^го воздуха (велико разрежение в камере сгорания).

Пламя приобретает беловатый цвет и с шумом неустойчиво горит.

Для ликвидации отрыва:

• следует уменьшить подачу газа и, если нужно, 1^го воздуха, «прикрыв регулятор»; и 2^го, «уменьшив» заслонкой разрежение в топке аппарата.

При недостатке воздуха факел удлиняется и горит красно–жёлтым цветом.

При нормальной работе цвет пламени должен быть синеватым с фиолетовым оттенком.

Необходимо сопла прочищать не проволокой, а заостренной деревянной палочкой, чтобы не увеличить диаметр сопла.

Инжекционные горелки, как правило, изготавливаются из чугуна литьём или в виде стальной сварной конструкции. В обоих случаях они имеют большие габариты и массу. Т.к. мы стремимся к компактности и минимальной металлоёмкости, то более совершенными можно считать.

3. Многосопловые инжекционные горелки частичного смешения с периферийной подачей газа.

1. Без закрутки газовоздушной смеси:

I

I

L=3D

D

I-I

газ

Втулка коллектора

1^й в-х

Мы показали 4-х сопловую горелку, т.е. струю газа раздробили на 4 струи.

Число сопел может быть увеличено до 8.

Большее увеличение не даёт заметного улучшения инжекции и уменьшения длины смесителя, но усложняет конструкцию.

смесительной трубы называют “калибром”.

L=3D, то есть длина смесителя = трем калибрам.

• Каждая газовая струя, вытекающая из сопла под углом к оси горелки, подсасывает свою порцию 1^го воздуха, поступающего через открытый торец горелки вдоль оси.

Благодаря такой схеме, смешение Г-В-смеси протекает более интенсивно и на меньшей длине по сравнению с односопловой горелкой. L<<L_инж.

Так как несколько сопел, то:

1. более интенсивный подсос воздуха;

2. лучшее перемешивание Г+В, т.е. качество смеси лучше;

3. в результате более высокий КПД.

   • ум. р-ры горелки расход металла ум.;

ум. р-ры камеры сгорания.

б) Горелки с закруткой газовоздушной смеси.

Мы имеем угол наклона оси сопла к оси горелки .

• Ввели угол между осью сопла и радиусом, пересекающим эту ось.

• При этом создаётся закрутка газовоздушных потоков, что в 2 раза уменьшает длину(L=1,5D), т. к. интенсифицируется перемешивание и выравнивается концентрация Г-В-смеси. Газ движется по спирали.

Оба типа горелок выпускаются серийно для тепловых аппаратов П.О.П.

Каждый смеситель-инжектор оканчивается насадкой, на которой происходит сжигание газа.

В зависимости от формы насадки различают:

• трубчатые горелки;

• многотрубчатые;

• щелевые;

• H–образные;

• с кольцевой насадкой;

• факельные;

• к

  А

  А-А

  30^О

  Трубчатая

  онфорочные.

А

Многотрубчатая

110

2,5

A

A

Щелевая

Н-образная

Кольцевая