RU2710848C1

RU2710848C1 - Mixing head of slot-type steam-gas generator

Info

Publication number: RU2710848C1
Application number: RU2018143048A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Чернышов
Original assignee: Валерий Александрович Чернышов
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-01-14

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: use: for supply of fuel components and steam forming liquid. Summary of invention consists in the fact that mixing head of slot-type steam-gas generator includes housing with installed in it mixing elements for supply of fuel components and steam forming liquid, wherein housing is made consisting of several hollow shells with one bottom, successively installed one after another with formation of closed cavities for supply of fuel components and steam forming liquid, wherein said mixing elements are made in the form of several coaxially installed pipes of different diameter and different length, input parts of which are installed in hollow shells bottoms, wherein pipes of larger diameter and smaller length form peripheral part of each mixing element, and pipes of smaller diameter and longer length form its central part, wherein on the surface of the pipes there are helical ribs, wherein the direction of the ribs on each subsequent tube is different from the direction of the said ribs on the previous pipe, at that, the pipe outlet parts are fixed to each other with the fuel channels and steam-generating liquid supply channels into the combustion chamber, wherein the first and second fuel components chambers are monotonously alternating between each other, wherein the steam-generating liquid supply cavities are located in the central and in the peripheral parts of the mixing head.EFFECT: enabling improvement of mixture formation, reduction of overall dimensions, as well as elimination of non-uniformity of heating of shells.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано при создании теплообменных аппаратов.The invention relates to heat transfer technology and can be used to create heat exchangers.

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).Known heat exchanger containing a housing consisting of an outer and inner wall mounted coaxially with an annular gap and forming a cavity for the working fluid, inlet and outlet manifolds with nozzles, heat exchange elements made in the form of two-layer cylindrical shells connected to each other and the housing using pylons installed at the ends of the heat-exchange elements, while in the pylons channels are made for the supply and removal of the working fluid (RF patent No. 2569990, Application No.: 2014149786/06 dated 12/09/2014, IPC: 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.The proposed heat exchanger operates as follows. Heat carrier is supplied to the internal cavity of the heat exchanger. The coolant is evenly distributed in the cavity of the heat exchanger and moves in the annular gaps located between the heat exchange elements and the inner wall of the housing. The working fluid through the inlet pipe enters the inlet manifold and then into the annular gap located between the outer wall and the inner wall of the housing. In the annular gap, the working fluid is divided into two streams. The first flow of the working fluid passes in an annular gap between the outer wall and the inner wall of the housing, heats up and is diverted to the outlet manifold. The second flow of the working fluid flows through the pylons into the annular gaps located between the walls of the heat exchange elements. Passing through the annular gaps, the working fluid is heated, after which the flow through the pylons enters the outlet manifold. In the discharge manifold, two flows of the working fluid are mixed together. The working fluid exits the outlet manifold through the outlet pipe.

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.The main disadvantages are the design complexity, significant overall dimensions due to significant structural gaps between the ring heat exchange elements, uneven heating of the shells caused by the sequence of passage of the coolant from the peripheral shell to the central one, which ultimately reduces the efficiency of the heat exchanger.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей щелевого парогазогенератора.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, improve technical characteristics and expand the functionality of a slotted steam and gas generator.

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 на поверхности труб выполнены винтовые ребра, причем направление ребер на каждой последующей трубе отлично от направления упомянутых ребер на предыдущей трубе, 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 компонентов топлива монотонно чередуются между собой, при этом полости подачи парообразующей жидкости расположены в центральной и в периферийной частях смесительной головки.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed mixing head of a slotted steam and gas generator, comprising a housing with mixing elements installed therein for supplying fuel components and a vaporizing liquid, according to the invention, the housing is made up of several hollow shells with one bottom, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities for the supply of fuel components and vaporizing liquid, while the said mixing elements are made in the form of several axially installed pipes of different diameters and different lengths, the inlet parts of which are installed in the hollow shell shells, with pipes of a larger diameter and a shorter length form the peripheral part of each mixing element, and pipes of a smaller diameter and a larger length form its central part, while on the surface of the pipes screw ribs, and the direction of the ribs on each subsequent pipe is different from the direction of the said ribs on the previous pipe, while the output parts of the pipes are fastened together to form a als for supplying fuel components and evaporative liquid into the combustion chamber, wherein the cavity of the first and second fuel components monotonically alternate with each other, wherein the cavity evaporative liquid feed located in the central and peripheral parts of the mixing head.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки щелевого парогазогенератора.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the mixing head of a slotted steam and gas generator.

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 винтовые ребра 12, причем направление ребер на каждой последующей трубе отлично от направления упомянутых ребер на предыдущей трубе.The mixing head of the slotted steam and gas generator comprises a housing 1 made of several hollow shells 2 with one bottom 3, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities 4 for supplying fuel components and vaporizing liquid. The mixing elements 5 are made in the form of several coaxially mounted pipes 6 of different diameters and different lengths, the input parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells 2, and the output parts are fastened together in the same plane and form the firing head of the mixing head. Pipes of larger diameter and shorter length form the peripheral part of each mixing element 5, and pipes of smaller diameter and larger length form its central part. The outlet parts of the pipes 6 are fastened together with the formation of channels 7 and 8 for supplying fuel components and vaporizing liquid, respectively, to the combustion chamber. The cavities of the first 9 and second 10 fuel components are monotonously alternating with each other, while the supply cavity 11 of the vaporizing liquid is located in the central and peripheral parts of the mixing head. On the surface of the pipes 6, screw ribs 12 are made, and the direction of the ribs on each subsequent pipe is different from the direction of the said ribs on the previous pipe.

Предложенная смесительная головка щелевого парогазогенератора работает следующим образом.The proposed mixing head slotted steam and gas generator operates as follows.

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.The fuel components are fed from the corresponding cavities 4 formed by the hollow shells 2 into the mixing elements 5 formed by annular gaps between the coaxially mounted pipes 6 of different diameters and different lengths, the input parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells 2, and the output are located in the same plane. The components enter the combustion chamber in the form of hollow jets, while the jet of one fuel component interacts with the jet of another fuel component along the outer and inner surfaces, which allows for improved mixture formation due to the absence of a central part of the jet of fuel components and a decrease in the characteristic transverse size of the jet.

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.The vapor-forming liquid is fed into the supply cavity 11, and from it, through the annular channels between the coaxially mounted pipes 6, into the cavity of the combustion chamber, where the combustion of the fuel components takes place. The vapor-forming liquid, due to the high temperature of combustion of the fuel components, turns into high-temperature steam, and, together with the products of combustion of the fuel components, is supplied for further use.

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.The location of the supply cavity 11 of the vaporizing liquid in the peripheral part of the mixing head will protect, due to the formation of a steam curtain, the fire wall of the combustion chamber from high heat fluxes arising from the combustion of fuel components.

Выполнение на поверхности труб 6 винтовых ребер 12, причем направление ребер на каждой последующей трубе отлично от направления упомянутых ребер на предыдущей трубе, позволит обеспечить подачу компонентов топлива и парообразующей жидкости в камеру сгорания в виде вращающихся в разные стороны конусов, что позволит обеспечить требуемые условия смесеобразования.The execution on the surface of the pipes 6 of the screw ribs 12, and the direction of the ribs on each subsequent pipe is different from the direction of the said ribs on the previous pipe, will ensure the supply of fuel components and vaporizing liquid into the combustion chamber in the form of cones rotating in different directions, which will ensure the required conditions of mixture formation .

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.Such an effect on the component flows and their transformation into hollow annular jets makes it possible to reduce the transverse characteristic size and increase the heat transfer area, which, ultimately, will increase the overall efficiency of the entire steam and gas generator as a whole.

Использование предложенного технического решения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности парогазогенератора.Using the proposed technical solution will improve the technical characteristics and expand the functionality of the steam and gas generator.

Claims

A mixing head of a slit steam-gas generator, comprising a housing with mixing elements installed therein for supplying fuel components and a vaporizing liquid, characterized in that the housing is made up of several hollow shells with one bottom, sequentially installed one after another with the formation of closed cavities for supplying fuel components and vapor-forming liquid, while the said mixing elements are made in the form of several coaxially installed pipes of different diameters and different lengths, the input parts of which are installed in the bottoms of the hollow shells, with pipes of a larger diameter and a shorter length form the peripheral part of each mixing element, and pipes of a smaller diameter and a longer length form its central part, with screw ribs made on the surface of the pipes, and the ribs each subsequent pipe is different from the direction of the said ribs on the previous pipe, while the output parts of the pipes are bonded to each other with the formation of channels for supplying fuel components and steam lumens into the combustion chamber, the cavities of the first and second components of the fuel alternating monotonously with each other, while the supply cavity of the vaporizing liquid is located in the central and peripheral parts of the mixing head.