• Nie Znaleziono Wyników

Spalanie paliwa gazowego w palenisku z mechanicznym generatorem drgań

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Spalanie paliwa gazowego w palenisku z mechanicznym generatorem drgań"

Copied!
6
0
0

Pełen tekst

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 107

________ 1989 Er kol. 1041

Lech SZECÓWKA Henryk RADOMIAK

Politechnika Częstochowska

SPALANIE PALIWA GAZOWEGO W PALNIKU Z MECHANICZNYM GENERATOREM DRGAŃ* ^

Streszczenie. Na podstawie przeprowadzonych badań wstępnych stwierdzono wpływ zaburzeń zewnętrznych na skrócenie drogi miesza­

nia się strug gazowych i ich geometrię. Skonstruowano palnik z me­

chanicznym generatorem drgań. Umożliwiał on wytwarzanie pulsacji o zadanej amplitudzie i częstotliwości, zaburzających^strugę powie­

trza. Stwierdzono istotny wpływ wprowadzanych zaburzeń na proces spalania i geometrię płomienia.

1. T/PROWADZENIE

Wywołanie dodatkowego zaburzenia strug substratów powoduje zmniejsze­

nie długości drogi ich mieszania. Zmienia się także ioh geometria. Wyko­

nane przez autorów badania modelowe strug zaburzonych skłoniły do dalszych eksperymentów z wykorzystaniem uzyskanych wyników do prowadzenia procesu spalania.

Zaburzenie strug substratów wymusza się poprzez ustawienie na drodze .przepływu dodatkowej przeszkody lub wywołanie okresowych zmian ciśnienia

(pulsacji), które powodują zmianę prędkości wypływu. Zmiana prędkości jest źródłem powstawania wirów, które tworzą określone pole turbulencji. W za­

leżności od liczb Reynoldsa charakteryzujących wypływ i od wielkości zabu­

rzenia następuje dysypacja energii i zmiana lokalnych prędkości przemie­

szczania się wirów [jl, i Tworzy się nowy kształt i zmienia się struk­

tura strugi (płomienia).

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu smugowego, który pozwa­

lał na obserwację strugi gazu modelującego (COg) oraz świecącej i nieświe- cącej części płomienia.

x ^Praca wykonana w ranach CEBP nr 02.18, kierunek 2, zad. 2.1.3.9*

(2)

72 Ł. Szecówka, H. Radomiak

2. DOŚWIADCZENIA

2.1. Stanowisko doświadczalne

Eksperymenty przeprowadzono na stanowisku przedstawionym na rys. 1 i 2.

W celu określenia wpływu zaburzeń na proces spalania zaprojelctowano i wy­

konano palnik z mechanicznym generatorem drgań (rys. 3).Jest to palnik dyfuzyjny typu rura w rurze, umożliwiajacy zaburzenie strugi powietrza.

W 'tym celu komorę powietrzną zamknięto od dołu gumową membraną (5).

Drgania membrany wywoływano po­

przez układ korbowodowo-miaośro- dowy (6, 7) napędzany silnikiem elektrycznym typu "Tur" (8).

Układ korbowodowy umożliwiał zmia­

nę amplitudy drgań, a układ ste­

rowania silnikiem (9) pozwalał na zmianę częstotliwości pulsa- oji.

2.2. Warunki prowadzenia eks­

perymentu

Badania prowadzono dla liczb Reynoldsa gazu modelującego

(pOg) i koksowniczego wynoszących odpowiednio 2000, 5000 i 10000.

Strumień doprowadzanego powietrza był cztery razy większy od stru­

mienia gazu. Parametry zaburzeń wynosiłys

- amplituda: 0 ,0025j 0,005;

0,0075; 0,010 m;

- częstotliwość: 15; 25; 30; 40 Hz.

Wizualizację i rejestrację strugi zimnej i gorącej przaprowadzono dla trzech liczb Reynoldsa, stosując dla każdej amplitudy cztery 'częstotliwoś­

ci. W celu porównania, w każdej serii pomiarowej rejestrowano również obraz strugi niezaburzonej.

3- WYIJIKI I DYSKUSJA

Zastosowany w badaniach palnik z mechanicznym generatorem drgań posia­

dał gabaryty umożliwiające obserwację strugi modelowanej dwutlenkiem węgla i płomienia za pomocą aparatu smugowego. Dzięki temu otrzymane obrazy po­

zwalaj« na bardziej wnikliwą analizę badanycb strug. Sposób zaburzenia 1 - aparat smugowy IAB-451, 2 - badany

palnik, 3 - aparat fotograficzny (ka­

mera Pen+aflex 16), 4 - płomień (mo­

delowana struga)

Fig. 1. Diagram of a test stand 1 - IAB-451 streak apparatus, 2 - tes­

ted burner, 3 - photographic camera (Pentaflex 15), 4 - flame (modelled

stream)

(3)

Spalanie paliwa gazowego w palniku. 73

Rys. 2. Widok ogólny stanowiska do badań palnika z mechanicznym generato­

rem drgań (pulsatorem)

Fig. 2. General view of the stand for testing the burner with a mechani- cal pulsator

Pou/etue

Rys. 3. Schemat palnika z mechanicznym generatorem drgań

1 - przewód gazowy, 2 - przewód powietrzny, 3 - komora powietrzna, 4 - wy­

lot powietrza, 5 ~ membrana, 6 — korbowód, 7 r~ mimosrod, 8 - silnik, 9 "

regulator obrotów

Fig. 3. Diagram of a burner with a mechanical pulsator

1 - gas pipe, 2 — air pipe, 3 - air chamber, 4 - air outlet, 5 - membrane, 6 - connecting - rod, 7 - eccentric, 8 - motor, 9 - speed governor

(4)

74 Ł. Szecówlca, H. Radomiak

powietrza powoduje powsta­

wanie na wylocie z palnika typowych wirów Helmholtza.

Wiry te przemieszczają się wzdłuż strugi gazowo-powie- trznej i na skutek dysypacji energii ulegają rozpadowi.

Skonstruowany palnik daje płomień dyfuzyjny. Powsta­

jące wiry powodują polepsza?

nie mieszania się substratów i produktów, co zasadniczo zmienia charakter spalania.

Największy wpływ pulsacji obserwuje się przy małych liczbach Reynoldsa

(Re = 2000). Również widocz­

ny jest wpływ zaburzenia na spalanie dla wyższych liczb Reynoldsa (Re = 10000).

Powstawanie i rozwój wirów są ściśle związane z często­

tliwością i amplitudą pulsa­

cji. Wzrost częstotliwości przy tej samej amplitudzie powoduje wzrost promienia wiru, przez co zwiększają się kąt rozwarcia strugi .i rozwinięcie jej powierzchni.

Płomień staje się krótszy i szerszy (rys. 4). Wzrost am­

plitudy powoduje większy za­

sięg wirów. Zależności kąta rozwarcia strugi modelowanej dwutlenkiem węgla i płomie­

nia od częstotliwości są po­

dobne (rys. 5). Większe war­

tości fcąta rozwarcia dla płomienia wynikają z dodatkowych zjawisk (spala­

nie, przyrost temperatury itp.) towarzyszących przemieszczaniu sig strugi.

Rys. 4- Zależność wysokości płomienia od częstotliwości i amplitudy pulsacji przy

różnych wartościach Re

Fig. 4. Dependence of the flame height on the frequency and amplitude of pulsation

at different values of Re

(5)

Spalanie paliwa gazowego w palniku.. 75

Rys. 5« Zależność kąta rozwarcia strugi dwutlenku węgla (a) i płonienia (b) dla Re = 2000 i Re = 10000

Fig. 5« Dependence of the stream divergence angle of carbon dioxide (a) and flame (b) for Rg = 2000 and Rg = 10000

4. PODSUMOWANIE

Zaburzenie strugi powietrznej przez pulsacje zewnętrzne oddziałuje na strugę gazową, powodując rozwinięcie jej powierzchni. Następuje lepsze wymieszanie substratów, a spalanie powierzchniowe zaczyna przechodzić w objętościowe. Zmienia się geometria płomienia. Staje się on krótszy oraz szerszy. Wprowadzenie zaburzeń zewnętrznych powoduje rozdrobnienie struk­

tury płomienia. Opracowany palnik znajdzie zastosowanie przy spalaniu pa­

liw niskokalorycznych.

LITERATURA

D G Cbomiak J.: Podstawowe problemy spalania. PWN, Warszawa 1977.

Zz] Knorre G.P. i inni: Teorija topocznych processow. Izd. "Energija", Moskwa 1966.

(6)

76 I. Szecowka, II. Radomiak

D U Podymow 17.If., Sjjewierjanin W.S.S., Szcziellcow I.E.: Prikladnyje isslo- dowanija wibracjonnogo gorienija, Izd. Kazanslcogo Uniwiersitieta 1973.

D - J W d j c i c k i S . s S p a l a n i e . "/ITT, W a rs z a w a 1 9 6 9 .

CHHrAHHE r A 3 0 j 3 0 r 0 T0IUIK3A 3 >SOPCyHKE C MEXAHUHECiiHIt rEHEPAIOPCM KOJIBBAHHii

P e 3 k m e

H a ocHOBe n p o B e se H H u x B c iy n H ie jib H H X H ooJie^oB aH H S, noK a3aH o B JiM H ae BHem- h h x B03MyiieHnii Ha ooK paneH H e n y i a OMemHsaHHa r a 3 0 B tjx o i p y a h h x reoM eTpm o, CKOHCTpynpoBaHa cJopoyHKa o MexaHnvecKHM re H e p a io p o M K OxedaH Hii, q i o no3E O - jih jio noayHHTb nyjibcaijH H o 3a,naHH0fi aM njiHiyfljiH h H acT O T o z, B03MyuaiomHx oipyn B 0 3 f ly x a . lloKa3aHO cym eciB eH H o e B M a r a e b b6^@hhhx B03MyaieHHii Ha n p o q e c c c a n ra H H ii h reoM eTpm o njiaiseH H .

C0UBU3TI0N OP GASEOUS FUEL ITT A BUHNER V/IT1I A MECHANICAL OSCILLATOR

S u m m a r y

On the basis of the initial research carried out, the influence of external disturbances on shortening the mixing path of gas streams and their geometrical parameters has been found. A burner with a Mechanical oscillator has been constructed. It has uads it possible to create pulsa­

tions of the given amplitude and frequency, disturbing the air stream.

A considerable influence of the disturbances introduced on the process of burning and the flame contour has been found.

*

Cytaty

Powiązane dokumenty

Segment OTC, zgodnie z raportem PMR, będzie nadal dynamicznie się rozwijał w latach 2005–2007, napędzany ro- snącą siłą nabywczą polskiego społeczeństwa i coraz

transformacji cyfrowej – analityka źródłem wzrostu i oszczędności w procesach marketingu, sprzedaży, obsługi szkód oraz lepszym zarządzaniem Klientami we wszystkich

W trakcie dyskusji i przygo- towań jest program Ministerstwa Zdrowia na temat finansowania leczenia hormonem wzrostu dzieci z IUGR2. Czy dopuszczalne jest podawanie hormonu wzrostu

Istotą tego aforyzmu jest po- stulat, by liczby naturalne traktować jako pojęcia pierwotne, nie wymagające definicji, wszystkie zaś pozostałe typy liczb powinny być definiowane, a

Jeśli jednak integracja rynków fi- nansowych prowadzi do ich rozwoju, a rozwój rynków finansowych powoduje wzrost gospodarczy (co pokazano wyżej), to również integracja

W pracy użyto współczynnika Giniego mierzącego poziom nie- równości dochodowych oraz wybrane zmienne makroekonomiczne takie jak: PKB per capita, tempo wzrostu gospodarczego,

Jeżeli również znaczny jest wysiłek, poniesiony dla dobra organizacji, staje się ona cenniejsza, wzrasta wobec członka jej wartość, ponieważ poważamy wysoko to, co

Każde ćwiczenie wykonujemy 30 sekund, po czym przechodzimy do kolejnego, w razie potrzeby robiąc sobie bardzo krótką przerwę (do max.. 7.Wejdź na