Инжекционная горелка и принцип ее работы

Раздельную подачу топливного газа и воздуха обеспечивают простейшие лабораторные горелки Бунзена или Теклю. В обеих горелках подача воздуха в зону горения осуществляется путем инжекции (всасывания) воздуха, возникающей в результате разряжения, создаваемого движущимся потоком (струей) газообразного топлива.

Принципиальная схема инжекционной горелки приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1 Схема инжекционной горелки

1 - сопло газовое; 2 -регулятор подачи воздуха; 3 - смеситель; 4- насадка;

5- факел

Как видно из рис. 6.1 горелка состоит из четырех основных частей: сопла газового, регулятора подачи воздуха, смесителя и насадки.

Сопло– это отверстие, через которое газ поступает в горелку. Назначение сопла – подать в горелку определенное количество газа. От диаметра отверстия сопла зависит тепловая нагрузка горелки.

Регулятор подачи воздуха предназначен для получения оптимального соотношения топливо/воздух и обеспечения условий количественного сгорания топлива.

Смеситель горелки обеспечивает получение однородной топливно-воздушной смеси. Смеситель состоит из трех частей. Первая по ходу газа коническая часть называется инжектор, вторая цилиндрическая часть – горлом, третья коническая часть – диффузором.

Инжектор в сочетании с соплом обеспечивает подачу воздуха, необходимого для горения топлива.

Разряжение в инжекторе зависит от скорости горючего газа и соотношения диаметров внешнего (Ф_ВНЕШ., большого) и внутреннего (Ф_ВНУТ., малого) инжектора. Поток газа, попадая из сопла в инжектор, создает в разряжение. В результате чего возникает инжекция (подсос) воздуха, необходимый для горения газообразного топлива. Следует отметить, что назначение регулятора воздуха независимо от его конструкционного исполнения менять сечение потока газа в инжекторе. Малая конусность инжектора (Ф _ВНЕШ > Ф_ВНУТ.) при неизменном потоке газа через сопло вызовет незначительную инжекцию (подачу) воздуха в горелку, большая конусность (Ф_ВНЕШ » Ф_ВНУТ.) – большую инжекцию.

В теплотехнике применительно к газовым инжекционным горелкам отношение объемов воздуха к газу, поступающих в горелку, называют коэффициентом инжекции. Например, если поток газа в 1 л/с обеспечивает подачу потока воздуха величиной 5 л/с то говорят, что коэффициент инжекции горелки равен 5.

Горло горелки представляет собой цилиндрический участок и служит для выравнивания скоростей потоков газа и воздуха при их смешении.

Назначение диффузора – снизить скорость потока газовой смеси и обеспечить условия для завершения процесса ее гомогенизации. В результате чего из насадки выходит однородная топливно-воздушная смесь.

Насадка горелки служит для подачи однородной топливно-воздушной смеси в зону горения (факел).

Очевидно, что регулировку количества подаваемого в горелку воздуха в принципе можно осуществлять различными путями: (1) – за счет варьирования скорости газовой струи (при фиксированном положении регулятора подачи воздуха; (2)– меняя положение регулятора подачи воздуха (при постоянной скорости подачи топливного газа) относительно инжектора; (3) – изменяя геометрические размеры сопла горелки, что вызовет уменьшение или увеличение скорости топливного газа на входе в инжектор; (4) – путем изменения геометрических размеров инжектора, что приведет к усилению или ослаблению разряжения, и, в конечном счете, изменит подачу воздуха; (5) – сделать подачу воздуха принудительной (напорной). Очевидно, что в случае практической реализации путей (3 – 5) получится новая газовая горелка с другими конструкционными и мощностными параметрами.