Способ генерации тепла и устройство для его осуществления

(51) 23 1/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса сгорания. Указанная цель досчитается чем, что в известном способе генерации тепла,включающий смесеобразование, подачу смеси в камеру сгорания и последующие ее сжигания приводят во вращение,кроме того, горючую смесь сжимают. Вращение горючей смеси в камере сгорания позволит создать благоприятные условия для протекания процесса сгорания за счет полного обеспечения воздухом и увеличения продолжительности прохождения горючей смеси объема камеры сгорания. Сжатие горючей смеси позволит повысить температурный предел сжигания горючей смеси и тем самым улучшить условия, в которых протекает рабочий процесс, а это ведет к увеличению КПД. Догорание смеси происходит в камере сгорания и образующие при этом газы выбрасываются с большой кинетической энергией в пространство или в теплообменник.(72) Идрисов Нариман ИдрисовичНариман Олжас Ерланулы Казыбаева Сауле Сагындыковна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И.Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Разработанная установка относится к области производства теплоэнергии и может быть использована для обогрева промышленных,транспортных, сельскохозяйственных и бытовых объектов, а именно в нефтяной, нефтедобывающей,нефтеперерабатывающей,металлургической,геологической и строительной промышленности, в сельском хозяйстве,для отопления производственных и животноводческих помещений и т.д. Изобретение относится к области производства теплоэнергии и может быть использована для обогрева промышленных,транспортных,сельскохозяйственных и бытовых объектов, а именно в нефтяной,нефтедобывающей,нефтеперерабатывающей,металлургической,геологической и строительной промышленности, в сельском хозяйстве,для отопления производственных и животноводческих помещений,тепличных хозяйств,строящихся зданий,гидравлических машин в холодные времена года, а также для подогрева автотракторных двигателей,при запуске в зимних условиях для разогрева моющего раствора при очистке резервуаров от донного осадка, для осушки леса, лесоматериалов,зерна, строительных материалов и др. Известен способ генерации тепла, включающий смесеобразование и последующее ее сжигание в камере сгорания, производят предварительную газификацию непосредственно в объеме камеры сгорания. Недостатком аналога является сложность конструкции и низкая эффективность процесса сгорания горючей смеси вследствие недостаточного обогащения воздухом и низкой турбулентности потока, а также невысокие эксплуатационные показатели - высокий расход топлива и низкий КПД(Теплогенератор ТГ-150. Паспорт г. Белогорск,1975 г., с. 42). Недостатком данного аналога являются большие габариты (9202350780 мм), значительный вес(850 кг), низкая температура нагрева рабочей среды(до 67), большой расход топлива (до 18,5 кг/час керосина), что в целом не позволяет использовать данный теплогенератор широко в промышленности. Наиболее близким по технической сущности является устройство для производства тепла (А.с. на заявку 4626910/06 - (СССР) - с.23, 1/08 Устройство для производства тепла), содержащее корпус, камеру сгорания, воздухоподающий патрубок, топливную трубку с форсункой, рубашку охлаждения, свечу зажигания, оно снабжено дополнительной камерой сгорания, выполненной в форме диффузора, при этом камеры сгорания соединены между собой соплом Лаваля и воздухопадающий патрубок установлен коаксиально, а рубашка охлаждения снабжена воздухоотводящим патрубком. Недостатком прототипа является низкая эффективность сгорания из-за неполного сгорания горючей смеси в камере сгорания, вследствие недостаточного обогащения воздухом, которая обуславливается плохим смесеобразованием, а также невозможностью регулирования рабочих параметров (давления, температуры), что то же в конечном счете снижает эксплуатационную эффективность (большой расход топлива, низкая 2 способность преодолевать большие аэродинамические сопротивления систем). Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса сгорания. Указанная цель достигается тем, что в известном способе генерации тепла,включающий смесеобразование, подачу смеси в камеру сгорания и последующее ее сжигание, горючую смесь перед подачей в камеру приводят во вращение. Кроме того, способ по п.2 горючую смесь сжимают. Устройство генерации тепла по п.3, включающее корпус, камеры сгорания, воздухоподающий патрубок, камеру подготовки горючей смеси,топливную трубку, рубашку охлаждения, сопло Лаваля и свечу зажигания, камера подготовки горючей смеси содержит средство для создания вращения горючей смеси. Кроме того, устройство по п.4 камера подготовки горючей смеси соединена с камерой сгорания посредством переходника. Кроме того, устройство п.5, камера сгорания выполнена в форме усеченной сферы, а сопло Лаваля выполнена с возможностью изменения переходного сечения. Кроме того, устройство по п.6. средство для создания вращения горючей смеси выполнена в форме профилированных пластин,установленных с возможностью изменения зазора между собой. Кроме того, устройство по п.7, оно снабжено трубкой, установленной внутри корпуса. Устройство по п.8, камера подготовки горючей смеси содержит торец, выполненной в форме вогнутого цельного корпуса. Вращение горючей смеси в камере сгорания позволит создать благоприятные условия для протекания процесса сгорания за счет полного обеспечения воздухом и увеличения продолжительности прохождения горючей смеси объема камеры сгорания. Сжатие горючей смеси позволит повысить температурный предел сжигания горючей смеси и тем самым улучшить условия, в которых протекает рабочий процесс, а это ведет к увеличению КПД. Средство для создания вращения горючей смеси позволит предварительно до подачи горючей смеси в камеру сгорания привести во вращение воздушный поток, в который вводится жидкое или газообразное топливо, т.е. создать условия для формирования горючей смеси вне камеры сгорания. Соединение камеры подготовки горючей смеси с камерой сгорания посредством переходника позволит создать условия для сжатия горючей смеси, а также для управления параметрами рабочего процесса и повышения безопасности эксплуатации, так как объем переходника можно использовать в качестве компенсационной камеры. Выполнение камеры сгорания в форме усеченной сферы позволит создать благоприятные условия для сгорания горючей смеси и управления рабочими процессами, протекающие в камере сгорания. Выполнение сопло Лаваля с возможностью изменения переходного сечения между камерами сгорания позволит непосредственно управлять параметрами рабочего процесса в камере сгорания, 26700 т.е. создает условия для настройки теплогенератора,в зависимости от потребности конкретного объекта. Выполнение средства для создания вращения горючей смеси в форме профилированных пластин,установленных с возможностью изменения зазора между собой позволит формировать тангенциональное вращение горючей смеси с различным шагом перемещения и исключить использование форсунки, т.е. позволить улучшить смесеобразование, упростить конструкцию и улучшить процесс сгорания горючей смеси. Снабжение устройства трубкой, установленной внутри корпуса позволит дополнительно получить теплоноситель (пар, воздух, горячую воду) одновременно с другими теплоносителями (пар,горячий воздух, горячую воду и горячие выхлопные газы) вырабатываемые теплогазогенератором. Установка профилированных пластин для вращения собственно воздушного потока и профилированных лопаток для вращения горючей смеси в одном направлении позволит интенфицировать процесс формирования горючей смеси. Способ генерации тепла и устройство для его осуществления представлено на чертеже, где показан осевой разрез, (фиг.) Устройство для генерации тепла состоит из корпуса 1 с рубашкой охлаждения 2. В корпус встроена камера 3 подготовки горючей смеси,выполненной в виде цилиндра с подведенной топливной трубкой,свеча зажигания 5,воздухопадающий патрубок 6, внутри которого размещены профилированные пластины, средство для создания вращения горючей смеси выполнено в форме профилированных пластин 9, установленных внутри камеры с возможностью изменения зазора между собой. Камера подготовки горючей смеси 3 содержит торец, выполненный в форме цельного вогнутого конуса и соединена с камерой сгорания 11, выполненной в форме усеченного шара. Камера сгорания соединена с камерой 13, соединена соплом 14 Лаваля. В сопло 14 Лаваля расположена диафрагма 15. Способ генерации тепла и устройство для его осуществления работает следующим образом через воздухопадающий патрубок 7 подают воздух от вентилятора,который,проходя через профилированные пластины 8 приводится во вращение. Затем в камеру подготовки горючей смеси 3 по топливной трубке подают топливо(жидкое, газообразное), которая, попадая во вращающийся воздушный поток поступает на профилированные пластины, где происходит интенсификация вращения и выход сформированной горючей смеси в переходник. В камере подготовки горючей смеси, горючая смесь воспламеняется от свечи зажигания 5. Горение продолжается в камере сгорания, в котором горючая смесь вращается с тангенциальным перемещением с одновременным его сжатием. С помощью диафрагмы 15 можно производить изменения степени сжатия в камере сгорания 11 изменением зазора между профилированными пластинами 9 можно управлять шагом перемещения горючей смеси в камере сгорания 11 и управлять процессом смесеобразования в камере 3. Догорание смеси происходит в камере дополнительного сгорания 13 и образующиеся при этом газы выбрасываются с большой кинетической энергией в открытое пространство или в теплообменники. Применение способа генерации тепла и устройства для его осуществления по сравнению с прототипом позволит повысить эффективность сгорания горючей смеси за счет улучшения смесеобразования и условий сгорания, что приводит к снижению расхода топлива на 20-50, повысит КПД теплогенератора и повысит безопасность установки при эксплуатации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ генерации тепла, включающий смесеобразование, подачу горючей смеси в камеру сгорания и последующее ее сжигание,отличающийся тем, что горючую смесь приводят во вращение. 2. Способ генерации тепла по п.1 отличается тем, что горючую смесь сжимают. 3. Устройство для генерации тепла, включающее корпус установки,камеры сгорания,воздухопадающий патрубок, камеру подготовки горючей смеси, топливную трубку, рубашку охлаждения, сопло Лаваля и свечу зажигания,отличающийся тем, что камера подготовки горючей смеси содержит средство для создания вращения горючей смеси. 4. Устройство для генерации тепла по п.3 отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности изменения параметров камеры сгорания выполнено в форме усеченной сферы, а сопло Лаваля выполнена с возможностью изменения проходного сечения. 5. Устройство для генерации тепла по п.п.3,4 отличающийся тем, что средство для создания вращения горючей смеси выполнено в виде профилированных пластин установленных с возможностью изменения зазора между собой. 6. Устройство для генерации тепла по п.п.3,4,5 отличается тем, что оно снабжено трубкой,установленной внутри корпуса. 7. Устройство для генерации тепла п.5 отличается чем, что профилированные пластины воздухопадающего патрубка и средства создания вращения горючей смеси установлены в одном направлении.