воздухонагреватель с верхним обогревом

Формула изобретения

1. Регенеративный воздухонагреватель, содержащий насадочную камеру, включающую воздуходувную трубу для подачи воздуха для горячего дутья и камеру сгорания, расположенную над насадочной камерой и содержащую трубу горячего дутья для подачи горячего дутья в печь и горелочную систему, причем указанная насадочная камера выполнена с возможностью нагрева за счет сгорания смешанного газа, включающего в себя топливный газ и воздух для сгорания, подаваемого из горелочной системы в камеру сгорания, и генерации горячего дутья при прохождении воздуха для горячего дутья через насадочную камеру для подачи его в печь с дутьем через трубу горячего дутья, при этом указанная горелочная система содержит горелку, снабженную трубой топливного газа, трубой воздуха для сгорания, и канал горелки, сообщенный с выходом горелки, а выход канала горелки сообщен с камерой сгорания, причем канал горелки до середины выполнен с внутренним диаметром D1 и содержит участок с увеличенным проходным сечением с внутренним диаметром D2 на участке от середины канала горелки до выхода канала горелки, с возможностью обеспечения вихревого потока смешанного газа на участке с увеличенным проходным сечением и стабилизации его точки воспламенения за счет засасывания им высокотемпературной атмосферы из камеры сгорания, при этом длина участка с увеличенным проходным сечением до выхода канала горелки находится в интервале от 0,3 D1 до 1,4 D1.

2. Регенеративный воздухонагреватель по п.1, в котором указанный канал горелки содержит участок в месте выхода горелки, выполненный с суженным проходным сечением с уменьшением внутреннего диаметра для обеспечения образования на этом участке смешанного газа, включающего в себя топливный газ и воздух для сгорания.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается воздухонагревателя с верхним обогревом, имеющего отличительную горелочную систему.

Уровень техники

Регенеративные воздухонагреватели, которые генерируют горячее дутье путем циркуляции воздуха в насадочную камеру, имеющую запасенное в ней тепло, и подают данное горячее дутье в печь с дутьем, включают в себя воздухонагреватель внутреннего сгорания, имеющий камеру сгорания и насадочную камеру, обеспеченные в одной цилиндрической оболочке, и воздухонагреватель внешнего сгорания, имеющий камеру сгорания и насадочную камеру, обеспеченные в отдельных цилиндрических оболочках, так что обе камеры сообщаются друг с другом у одного конца обеих оболочек. В качестве регенеративного воздухонагревателя, который может быть сделан с меньшими затратами на оборудование, чем воздухонагреватель внешнего сгорания, сохраняя производительность, сравнимую с воздухонагревателем внешнего сгорания, в патентном документе 1 раскрывается воздухонагреватель с верхним обогревом, имеющий камеру сгорания, которая соединяется с горелкой, обеспеченную выше насадочной камеры.

Теперь, со ссылкой на схематическое изображение на фигуре 7, будет обрисована структура обычного воздухонагревателя с верхним обогревом. Как показано на чертеже, обычный воздухонагреватель с верхним обогревом F имеет камеру сгорания N, расположенную выше насадочной камеры Т. В так называемой операции сгорания смешанный газ, включающий в себя топливный газ и воздух для сгорания, подаваемый из горелки В в камеру сгорания N (направление Х1), воспламеняется и сгорает в процессе прохода сквозь канал BD горелки, и течет в камеру сгорания N в виде высокотемпературного газа сгорания. Множество каналов DB горелки обеспечивается для камеры сгорания N, если смотреть в двух измерениях. Высокотемпературный газ сгорания течет вниз, закручиваясь внутри камеры сгорания с большим радиусом вращения. Пока газ сгорания течет вниз в насадочной камере Т (направление Х2), тепло данного газа запасается в насадочной камере Т и газ сгорания, который прошел сквозь насадочную камеру Т, выпускается через газовый канал Е. Заметим, что в данном описании горелка В и канал BD горелки вместе называются горелочной системой.

В так называемой операции воздушного дутья для подачи горячего дутья в непоказанную печь с дутьем, запорный клапан V внутри канала BD горелки устанавливают закрытым, так что воздух с приблизительно 150°С, например, подают в насадочную камеру Т через воздуходувную трубу S. В процессе прохождения вверх внутри насадочной камеры Т воздух превращается в горячее дутье с приблизительно 1200°С, например, и это горячее дутье подается в печь с дутьем по трубе горячего воздуха Н (направление Х3).

Улучшение эффективности сгорания горелок, установленных на воздухонагревателе с верхним обогревом, является одной из важных задач в данной области техники. Чтобы достичь улучшения эффективности сгорания, известно, что очень важно не только готовить смешанный газ, содержащий достаточное количество смешанного топливного газа и воздуха для сгорания, но также стабилизировать точку воспламенения. Также известно, что без стабилизированной точки воспламенения точка воспламенения флуктуирует внутри канала горелки или камеры сгорания, что вызывает колебательное сгорание.

Чтобы стабилизировать точку воспламенения, патентный документ 2 раскрывает газовую горелку для воздухонагревателя, имеющую кольцевой выступ, обеспеченный между горелкой и портом горелки (каналом горелки) для стабилизации положения воспламенения путем использования области вокруг данной проекции в качестве точки воспламенения. Структура газовой горелки этого воздухонагревателя смоделирована на фигуре 8.

Как показано на чертеже, топливный газ и воздух для сгорания, подаваемые через горелку В, смешиваются внутри горелки В или канала BD горелки, образуя смешанный газ. Кольцевой выступ R обеспечен в среднем положении внутри канала BD горелки, и проходное сечение канала BD горелки сужается за счет этого выступа R. Следовательно, канал BD горелки имеет пространство BD1 выше по ходу и пространство BD2 ниже по ходу на боковой стороне камеры N сгорания, разделенные выступом R в направлении потока газа.

Так как кольцевой выступ R обеспечивается таким образом внутри канала BD горелки, сужая проходное сечение, область вокруг выступа R имеет тенденцию служить в качестве точки воспламенения, и поэтому так называемый участок стабилизации пламени образуется в этой области. Кроме того, выступ R генерирует турбулентность газа, что дополнительно способствует смешению топливного газа и воздуха для сгорания.

Когда выступ R, показанный на чертеже, обеспечен в среднем положении в канале BD горелки, образуя участок стабилизации пламени, выступ R для сужения проходного сечения должен присутствовать ниже по ходу от пространства BD1 выше по ходу. Соответственно, если огонь воспламеняется внутри пространства BD1 выше по ходу, газ внутри пространства BD1 выше по ходу нагревается и его объем быстро увеличивается. Вследствие этого быстрого увеличения объема газа давление внутри пространства BD1 выше по ходу увеличивается, что препятствует подаче топливного газа и воздуха для сгорания из горелки В и приводит к проблеме затухания.

Когда подача газа затрудняется и тем самым возникает затухание, давление внутри пространства BD1 выше по ходу падает. В результате, затрудненная подача топливного газа и воздуха для сгорания возобновляется, и огонь снова воспламеняется.

Таким образом, обеспечение выступа R в среднем положении внутри канала BD горелки вызывает так называемое "явление мерцания", включающее в себя повторяющееся воспламенение и затухание, что создает новую проблему, требующую решения.

Список цитирования

Патентная литература

Патентный документ 1: JP патентная публикация (Kokoku) № 48-4284 В (1973)

Патентный документ 2: JP патентная публикация (Kokai) № 52-89502 А (1977)

Сущность изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеуказанных проблем, и целью настоящего изобретения является обеспечить воздухонагреватель с верхним обогревом, включающий в себя горелочную систему, способную стабилизировать точку воспламенения в желаемом положении внутри канала горелки и подавлять возникновение явления мерцания, чтобы достичь высокой эффективности сгорания.

Решение проблемы

Чтобы достичь вышеуказанной цели, воздухонагреватель с верхним обогревом согласно настоящему изобретению включает в себя: насадочную камеру, включающую в себя воздуходувную трубу для приема подачи воздуха для горячего дутья; и камеру сгорания, которая включает в себя трубу горячего дутья и горелочную систему для подачи горячего дутья в печь с дутьем, которая расположена над насадочной камерой, где насадочная камера нагревается путем сгорания смешанного газа, включающего в себя топливный газ и воздух для сгорания, подаваемого из горелочной системы в камеру сгорания, и горячее дутье, которое генерируется, когда воздух для горячего дутья проходит через насадочную камеру, подается в печь с дутьем через трубу горячего дутья, где горелочная система включает в себя: горелку, обеспеченную трубой топливного газа и трубой воздуха для сгорания; и канал горелки, сообщающийся с выходом горелки, где данный канал горелки сообщается с камерой сгорания через выход канала горелки, где участок с увеличенным проходным сечением, где проходное сечение канала горелки увеличено, обеспечивается в секции от середины канала горелки до выхода канала горелки, так что вихревой поток смешанного газа, текущего в камеру сгорания через канал горелки, образуется в участке с увеличенным проходным сечением.

В воздухонагревателе с верхним обогревом настоящего изобретения сделаны модификации в канале горелки, составляющем горелочную систему данного воздухонагревателя с верхним обогревом. Кроме того, воздухонагреватель с верхним обогревом имеет отличительный участок с увеличенным проходным сечением, где проходное сечение канала горелки увеличено в секции от середины канала горелки до выхода канала горелки, который сообщается с камерой сгорания. Когда смешанный газ, включающий в себя топливный газ и воздух для сгорания, течет через участок с увеличенным проходным сечением, в нем генерируется вихревой поток. Так как данный вихревой поток засасывает из высокотемпературной атмосферы внутри соседней камеры сгорания, участок с увеличенным проходным сечением поддерживается при высокой температуре, так что участок с увеличенным проходным сечением выполняет функцию участка стабилизации пламени, где может быть образована точка стабилизированного воспламенения. Следует заметить, что вихревой поток, образованный в участке с увеличенным проходным сечением, включает в себя не только вихревой поток смешанного газа, но также вихревой поток газа сгорания, образованного смешанным газом, воспламененным в участке с увеличенным проходным сечением.

Так как участок с увеличенным проходным сечением обращен к камере сгорания, область с суженным проходным сечением не присутствует в газовом потоке ниже по ходу, как в случае обычной технологии, и поэтому явление мерцания, включающее в себя повторяющееся затухание и воспламенение, не происходит.

Дополнительно, так как участок с увеличенным проходным сечением служит в качестве участка стабилизации пламени, как описано выше, участок с увеличенным проходным сечением может контролировать точку стабильного воспламенения.

Так как данная структура канала горелки осуществляется путем очень простой модификации структуры с расширением только части проходного сечения, она не включает в себя увеличения затрат на изготовление.

Заметим, что топливный газ и воздух для сгорания, подаваемые из горелки, могут превращаться в смешанный газ внутри горелки (так называемый тип предварительного смешивания) или могут превращаться в смешанный газ после втекания в канал горелки (так называемое форсуночное смешивание). Например, в конфигурации, где горелка имеет концентрическую многотрубную структуру с тремя отверстиями, и топливный газ и воздух для сгорания проходят через соответствующие трубопроводы, соответствующие трубопроводы могут быть наклонены к каналу горелки, и газы в них могут смешиваться после втекания в канал горелки, или соответствующие трубопроводы могут иметь скручивающие пластины, обеспеченные в них, и спиральные газовые потоки, образованные внутри трубопроводов, могут превращаться в смешанный газ внутри горелки или канала горелки.

Кроме того, в канале горелки участок с суженным проходным сечением, где проходное сечение канала горелки уменьшено, может быть обеспечен вблизи выхода горелки, и смешанный газ, включающий в себя топливный газ и воздух для сгорания, может быть образован в этом участке с суженным проходным сечением.

В этом варианте осуществления канал горелки имеет участок с суженным проходным сечением, обеспеченный вблизи выхода горелки, т.е. в положении, отдаленном от камеры сгорания, в канале сгорания так, чтобы достигать дополнительного содействия смешиванию топливного газа и воздуха для сгорания.

Варианты осуществления участка с суженным проходным сечением включают в себя кольцевой выступ, как видно в обычной технологии. С точки зрения увеличения способности смешивания газа, применимый кольцевой выступ или подобный может быть организован так, что иметь внутренний полый диаметр, постепенно уменьшающийся от стороны горелки к стороне камеры сгорания.

Выражение "вблизи выхода горелки" применяется здесь, чтобы указывать на положение выхода горелки и случайное положение, более близкое к стороне горелки, чем запорный клапан, обеспеченный в середине канала горелки, и исключить положения, более близкие к камере сгорания, как в обычной технологии. Когда участок с суженным проходным сечением обеспечен вблизи выхода горелки, огонь не будет воспламеняться на стороне выше по ходу от участка с суженным проходным сечением, и поэтому явление мерцания не будет происходить.

Согласно каналу горелки этого варианта осуществления смешивание топливного газа и воздуха для сгорания дополнительно облегчается в участке с суженным проходным сечением. В результате, достаточно смешанный газ вводится в участок с увеличенным проходным сечением, служащий в качестве участка стабилизации пламени, где данный газ воспламеняется и сгорает.

В предпочтительном варианте осуществления длина участка с увеличенным проходным сечением до выхода канала горелки находится в интервале от 0,3 D до 1,4 D, где D обозначает диаметр канала горелки.

Изобретатели настоящего изобретения выполнили эксперимент, чтобы сравнить эффективность сгорания в горелочной системе обычной структуры и в горелочной системе, составляющей воздухонагреватель с верхним обогревом настоящего изобретения.

Более конкретно, уровень эффективности сгорания определяется как количество несгоревшего газообразного СО. Количество несгоревшего газообразного СО в каждом модельном эксперименте измеряли, используя в качестве параметра длину участка с увеличенным проходным сечением, который является отличительной структурой канала горелки, составляющей воздухонагреватель настоящего изобретения, т.е. длину участка с увеличенным проходным сечением до выхода канала горелки.

В результате данного эксперимента было показано, что количество (доля) несгоревшего СО уменьшалось больше всего, когда длина участка с увеличенным проходным сечением до выхода канала горелки была в интервале от 0,3 D до 1,4 D, где D обозначает диаметр канала горелки.

Вышеуказанный экспериментальный результат приведен для установления интервала длины участка с увеличенным проходным сечением, которая обеспечивает оптимальную величину эффективности сгорания. Изобретатели настоящего изобретения считают, что длина участка с увеличенным проходным сечением, установленная в этом эксперименте, является оптимальной длиной с тех точек зрения, что при длине участка с увеличенным проходным сечением больше чем 1,4 D стабилизация пламени в участке с увеличенным проходным сечением может ухудшаться, приводя к ухудшению стабильности положения воспламенения, и что при длине участка с увеличенным проходным сечением меньше чем 0,3 D газ сгорания, который закручивается с большим радиусом вращения внутри камеры сгорания, может достигать внутренней области участка с увеличенным проходным сечением в виде бокового ветра, что вызывает затухание.

Преимущественные эффекты изобретения

Согласно воздухонагревателю с верхним обогревом настоящего изобретения, как ясно из вышеприведенного описания, канал горелки, составляющий горелочную систему, которая является составляющим элементом воздухонагревателя с верхним обогревом, имеет участок с увеличенным проходным сечением, с увеличенным проходным сечением, обеспеченным в секции от середины канала горелки до выхода канала горелки, который сообщается с камерой сгорания. Соответственно, когда смешанный газ, включающий в себя топливный газ и воздух для сгорания, течет сквозь участок с увеличенным проходным сечением, в нем возникает вихревой поток. Так как данный вихревой поток засасывает высокотемпературную атмосферу внутри соседней камеры сгорания, участок с увеличенным проходным сечением поддерживается при высокой температуре, что позволяет стабилизировать точку воспламенения в участке с увеличенным проходным сечением как участке стабилизации пламени и подавлять явление мерцания, так что эффективность сгорания может увеличиваться.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой схематичное изображение, показывающее воздухонагреватель с верхним обогревом настоящего изобретения, на котором потоки смешанного газа, газа сгорания, воздуха для горячего дутья и горячего дутья показаны вместе.

Фигура 2 представляет собой вид в разрезе, сделанном вдоль стрелочной линии II-II на фигуре 1.

Фигура 3 представляет собой вид в разрезе, сделанном вдоль стрелочной линии III-III на фигуре 1, показывающее потоки газа сгорания в камере сгорания.

Фигура 4 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий один вариант осуществления канала горелки.

Фигура 5 представляет собой продольный вид в разрезе, показывающий другой вариант осуществления канала горелки.

Фигура 6 представляет собой график, показывающий экспериментальный результат, касающийся соотношения между длиной участка с увеличенным проходным сечением канала горелки и количеством несгоревшего СО.

Фигура 7 представляет собой схематичное изображение, показывающее один вариант осуществления обычного воздухонагревателя с верхним обогревом, на котором потоки смешанного газа, газа сгорания, воздуха для горячего дутья и горячего дутья показаны вместе.

Фигура 8 представляет собой схематичное изображение, показывающее обычную структуру канала горелки.

Описание вариантов осуществления

Далее будет дано описание вариантов осуществления воздухонагревателя с верхним обогревом настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

Фигура 1 представляет собой схематичное изображение, показывающее один вариант осуществления воздухонагревателя с верхним обогревом настоящего изобретения, в котором потоки смешанного газа, газа сгорания, воздуха для горячего дутья и горячего дутья изображены вместе. Фигура 2 представляет собой вид в разрезе, сделанном вдоль стрелочной линии II-II на фигуре 1. Фигура 3 представляет собой вид в разрезе, сделанный вдоль стрелочной линии III-III на фигуре 1, показывающий потоки газа сгорания в камере сгорания. Фигура 4 представляет собой продольный вид в разрезе одного варианта осуществления канала горелки.

В воздухонагревателе 10 с верхним обогревом, показанном на фигуре 1, камера 3 сгорания расположена над насадочной камерой 4. Смешанный газ, включающий топливный газ и воздух для сгорания, подаваемый из горелки 1 (направление Х1), воспламеняется, сгорает в процессе прохождения через канал 2 горелки и течет в камеру 3 сгорания в виде высокотемпературного газа сгорания. Следует заметить, что горелка 1 и канал 2 горелки составляют горелочную систему.

Как показано на фигуре 3, четыре канала 2 горелки обеспечиваются на камере 3 сгорания, если смотреть в двух измерениях. Каждый из каналов 2 горелки соединен с камерой 3 сгорания в эксцентричном положении, так что приточное направление газа сгорания в камеру 3 сгорания не проходит через центр О камеры 3 сгорания, которая имеет круглую форму, если смотреть в двух измерениях. В результате, газ сгорания, который втекает в камеру 3 сгорания из каждого из каналов 2 горелки, сталкивается с газом сгорания, который втекает в камеру 3 сгорания из соседнего с ним канала 2 горелки. Таким образом, направление потока каждого газа сгорания изменяется так, чтобы образовать большой вихревой поток Х4 газа сгорания в камере 3 сгорания, как показано на чертежах.

Газ сгорания течет вниз в насадочную камеру 4, закручиваясь, если смотреть в двух измерениях, и образуя спиральный поток, спускающийся в направлении Х2 на фигуре 1, как видно в продольном разрезе. В процессе течения вниз тепло сохраняется в насадочной камере 4, и газ сгорания, который прошел через насадочную камеру 4, выпускается через газоотводную трубу 7, в которой запорный клапан 7а должен быть открыт. В воздухонагревателе с верхним обогревом обычной структуры вышеуказанному двумерному скручиванию газа сгорания способствуют с целью ускорения сгорания. В воздухонагревателе 10 с верхним обогревом, показанном на чертеже, двумерное скручивание газа сгорания формируется, главным образом, для подачи газа сгорания в насадочную камеру 4 насколько возможно равномерно, и поэтому камера 3 сгорания может быть уменьшена по сравнению с камерой сгорания в воздухонагревателе обычной структуры.

Как показано на фигуре 2, горелка 1 имеет концентрическую структуру с несколькими трубопроводами и тремя отверстиями. Как показано на фигуре 4, центральный трубопровод 1b содержит текущий в нем воздух для сгорания А1, средний трубопровод 1с содержит текущий в нем топливный газ G, а внешний трубопровод 1d содержит текущий в нем дополнительный воздух для сгорания А2. Так как соответствующие трубопроводы уменьшены в диаметре (наклонены) к каналу 2 горелки, газы в соответствующих трубопроводах смешиваются друг с другом, когда они текут в канале 2 горелки, так что образуется смешанный газ. Следует заметить, что порядок топливного газа и воздуха для сгорания, которые текут сквозь соответствующие трубопроводы, может быть обратным, или скручивающая лопасть может быть обеспечена в каждом трубопроводе, чтобы генерировать спиральное течение, пока газ течет сквозь каждый трубопровод, так что эти спиральные потоки могут смешиваться внутри канала горелки.

Обращаясь опять к фигуре 1, когда горячее дутье подается в непоказанную печь с дутьем, запорный клапан 2а в канале 2 горелки и газоотводный клапан 7а в газоотводной трубе 7 должны быть закрыты, а через воздуходувную трубу 6 с открытым запорным клапаном 6а высокотемпературный воздух при приблизительно 150°С, например, подается в насадочную камеру 4. В процессе движения вверх в насадочной камере 4 высокотемпературный воздух превращается в горячее дутье с приблизительно 1200°С, например, и горячее дутье подается в печь с дутьем (направление Х3) через трубу горячего дутья 5 с открытым запорным клапаном 5а.

Как показано на фигуре 4, канал 2 горелки обеспечен участком 2с с увеличенным проходным сечением (проходное сечение D2), где проходное сечение D2 канала 2 горелки увеличено в секции от его середины до выхода 2b канала горелки. Вихревой поток ВП образуется, пока смешанный газ СГ, который течет сквозь канал 2 горелки к камере 3 сгорания, проходит сквозь участок 2с с увеличенным проходным сечением. Так как вихревой поток ВП засасывает высокотемпературную атмосферу внутри соседней камеры 3 сгорания (смотри стрелку, идущую от камеры 3 сгорания в участок 2с с увеличенным проходным сечением на фигуре 4), участок 2с с увеличенным проходным сечением поддерживается при высокой температуре. В результате, участок 2с с увеличенным проходным сечением служит в качестве участка стабилизации пламени, где образуется стабилизированное положение точки воспламенения. Следует заметить, что образованный там вихревой поток ВП содержит не только смешанный газ, но также газ сгорания, образующийся при воспламенении смешанного газа СГ в участке 2с с увеличенным проходным сечением. Как показано на фигуре 4, углы участка канала 2 горелки, которые изменяются к участку 2с с увеличенным проходным сечением, являются скошенными (коническими). Это позволяет облегчать генерацию вихревого потока ВП, а также значительно снижать выпадение огнеупорного материала и подобного в этой области по сравнению со случаем, когда скосы не выполняют.

Участок 2с с увеличенным проходным сечением генерирует вихревой поток ВП смешанного газа СГ, засасывает высокотемпературную атмосферу из камеры 3 сгорания и образует участок стабилизации пламени, стабилизируя тем самым точку воспламенения. Кроме того, участок 2с с увеличенным проходным сечением не сдавливает газовый поток ниже по ходу, и поэтому явление мерцания, включающее в себя повторяющееся воспламенение и затухание, не происходит.

Таким образом, изображенный канал 2 горелки выполнен путем такой простой модификации структуры, как обеспечение участка 2с с увеличенным проходным сечением в определенной области на стороне камеры 3 сгорания. Это позволяет обеспечить канал горелки, способный гарантировать стабильность воспламенения внутри канала 2 горелки и подавлять явление мерцания, так что достигается прекрасное сгорание без увеличения производственных расходов.

Канал 2А горелки, показанный на фигуре 5, организован так, что кольцевой участок 2d с суженным проходным сечением, где проходное сечение канала 2А горелки снижено, обеспечен вблизи выхода 1а горелки. На чертеже численное обозначение D3 обозначает внутренний диаметр участка 2d с суженным проходным сечением.

Топливный газ G и воздух для сгорания А1, А2, текущие сквозь трубопроводы 1b, 1с и 1d, которые наклонены от горелки 1 к каналу 2А горелки, смешиваются непосредственно после втекания в канал 2А горелки. Так как участок 2d с суженным проходным сечением обеспечен вблизи выхода 1а горелки в канале 2А горелки, смешивание топливного газа G и воздуха для сгорания А1, А1 дополнительно стимулируется. Затем генерируется вихревой поток ВП, когда смешанный газ MG, который течет через канал 2А горелки к камере 3 сгорания, проходит сквозь участок 2с с увеличенным проходным сечением. Так как вихревой поток ВП засасывает высокотемпературную атмосферу внутри соседней камеры 3 сгорания (смотри стрелку, идущую от камеры 3 сгорания в участок 2с с увеличенным проходным сечением на фигуре 5), участок 2с с увеличенным проходным сечением поддерживается при высокой температуре. В результате, участок 2с с увеличенным проходным сечением служит в качестве участка стабилизации пламени, где образуется стабилизированное положение точки воспламенения. Хотя изображенный участок 2d с суженным проходным сечением находится в месте, слегка отстоящем от выхода 1а горелки, он может находиться в месте выхода 1а горелки.

[Эксперимент, касающийся эффективности сгорания в канале горелки, и его результат]

Изобретатели настоящего изобретения провели эксперимент, чтобы сравнить эффективность сгорания в горелочной системе обычной структуры (сравнительный пример) и в горелочной системе, составляющей воздухонагреватель с верхним обогревом настоящего изобретения (пример).

Эксперимент с горелочной системой, показанной на фигуре 4, намечали, как описано ниже. То есть, множество типов горелочных систем экспериментально изготавливали с длиной L участка с увеличенным проходным сечением в канале горелки, меняющейся в интервале от 0D1 (без участка с увеличенным проходным сечением) до 2D1, измеряли количество несгоревшего газообразного СО в соответствующих горелочных системах и измеренное количество без участка с увеличенным проходным сечением нормировали к 1, чтобы указывать соответствующие измеренные количества в пропорции к данной нормализованной величине. Результаты показаны на фигуре 6.

Как видно из фигуры 6, было показано, что количество несгоревшего газообразного СО имеет тенденцию к снижению, пока длина участка с увеличенным проходным сечением не становится равной 0,3D1, и достигает точки перегиба в этой точке 0,3D1, где данная величина становится 1/4 от величины без участка с увеличенным проходным сечением. Когда длина участка с увеличенным проходным сечением становится больше, данная величина снижается до 1/13 и затем смещается к увеличению перед тем, как достигнуть точки перегиба при 1,4D1, где данная величина становится 1/4 от величины без участка с увеличенным проходным сечением.

В этом эксперименте было показано, что длина участка с увеличенным проходным сечением желательно находится в интервале от 0,3D1 до 1,4D1 с точки зрения осуществления сгорания топлива. Изобретатели настоящего изобретения также установили другие причины, почему желательна длина участка с увеличенным проходным сечением в этом интервале. А именно, полученный интервал длины является оптимальным интервалом на основании того, что, если длина участка с увеличенным проходным сечением является слишком большой, осуществление стабилизации пламени в участке с увеличенным проходным сечением может ухудшаться, приводя к ухудшению стабильности положения воспламенения, тогда как, если длина участка с увеличенным проходным сечением является слишком маленькой, газ сгорания, который закручивается с большим радиусом вращения внутри камеры сгорания, может достигать внутреннего пространства участка с увеличенным проходным сечением в виде бокового ветра, вызывая тем самым затухание.

Хотя каждый вариант осуществления настоящего изобретения подробно описан со ссылкой на чертежи, следует понимать, что конкретная структура не ограничивается описанными вариантами осуществления, и поэтому подразумевается, что различные модификации и изменения в конструкции, которые находятся внутри объема и сущности настоящего изобретения, охватываются им.

Список численных обозначений

1 - горелка, 1b - центральный трубопровод, 1с - средний трубопровод, 1d - внешний трубопровод, 1а - выход горелки, 2, 2А - канал горелки, 2а - запорный клапан, 2b - выход канала горелки, 2с - участок с увеличенным проходным сечением, 2d - участок с суженным проходным сечением, 3 - камера сгорания, 4 - насадочная камера, 5 - воздуходувная труба, 6 - труба дутья, 7 - газоотводная труба, 10 - воздухонагреватель с верхним обогревом, G - топливный газ, А1, А2 - воздух для сгорания, СГ - смешанный газ, ВП - вихревой поток