Научная статья на тему 'Експериментальні дослідження температурного режиму в зоні горіння пальників з ешелонованими решітками стабілізаторів полум'я'

Експериментальні дослідження температурного режиму в зоні горіння пальників з ешелонованими решітками стабілізаторів полум'я Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
144
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
пальникові пристрої / поле температур / ешелонування стабілізаторів полум'я / підковоподібна решітка стабілізаторів / burner devices / temperature field / echeloning of flame stabilizers / horseshoe-shaped stabilizer grate

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Н М. Фіалко, Л С. Бутовський, Н О. Меранова, К В. Рокитько, О О. Грановська

Наведено результати експериментальних досліджень температурних полів продуктів горіння у пальниках з підковоподібним розташуванням стабілізаторів полум'я. Подано детальну інформацію щодо експериментального стенду та застосованої вимірювальної апаратури. Представлено дані порівняльного аналізу температурних режимів зони горіння за наявності та відсутності ешелонування стабілізаторів полум'я. Виявлено, що зазначені режими мають певну якісну схожість у розглядуваних ситуаціях. Встановлено також наявність істотних відмінностей у характеристиках порівнюваних температурних режимів. Зокрема виявлено, що розподіли температури за центральним і периферійними стабілізаторами істотно відрізняються в умовах наявності їх ешелонування і є близькими у якісному та кількісному вимірі в разі розташування торців стабілізаторів в одній площині. За результатами зіставлення значень температури поблизу стінки каналу в умовах ешелонування стабілізаторів полум'я та без нього встановлено, що ці значення є істотно нижчими для першої зі зазначених ситуацій. Показано, що відмінності порівнюваних температур на відстані 2,0·10-3 м від стінки каналу можуть сягати 230 °С. На основі виконаних досліджень рекомендовано застосувати в енергетичній практиці пальники з підковоподібним розташуванням стабілізаторів полум'я в разі потреби зниження теплового навантаження на стінки амбразур котлів.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Н М. Фіалко, Л С. Бутовський, Н О. Меранова, К В. Рокитько, О О. Грановська

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF THE TEMPERATURE REGIME IN THE BURNING AREA OF BURNERS WITH ECHELONED GRATES OF THE FLAME STABILIZERS

The article is devoted to experimental studies of the thermal state of the combustion zone for burner devices with horseshoe-shaped echeloning of flame stabilizers. Studies were carried out on the stand with a working area in which flat flame stabilizers were installed in various ways. In the article a detailed description of the experimental stand and the instrumentation used are given. The possibilities of using burners with horseshoe-shaped arrangement of flame stabilizers are analyzed to reduce the thermal load on the walls of the embrasure of the boiler. For this purpose, a comparison of the situations corresponding to the presence and absence of echeloning of the flame stabilizers is carried out. The conditions for burning propane-butane in the burner devices under study are considered. The results of the analysis of the temperature regimes of the combustion zone for the two specified situations are given. General regularities in the formation of temperature fields in the regions behind the end of flame stabilizers are noted. Specific features of these fields for the echeloned and non-echeloned grates of stabilizers are also discussed. It is indicated, in particular, that there is a significant difference in character of the temperature distribution behind the central and peripheral flame stabilizers in the case of a horseshoe-shaped echeloned arrangement. Data on the comparison of the temperature levels of the combustion products near the channel wall for the horseshoe-shaped grate of stabilizers and for the arrangement of their ends in one plane are given. There is a noticeable decrease in this temperature in the case of burners with the indicated type of echeloning flame stabilizers (this decrease reaches several hundred degrees). Based on the results of the performed studies, it was concluded that the horseshoe-shaped arrangement of flame stabilizers in burners is an effective means of reducing the thermal load on the walls of the boiler embrasure and can be widely used in energy practice. Further studies of this problem will concern the analysis of the influence on the formation of temperature fields of the combustion zone of such factors as the magnitude of the step of the shift of the stabilizers relative to each other, the degree of blockage by the stabilizers of the passage section of the channel, the number of flame stabilizers in the lattice and others.

Текст научной работы на тему «Експериментальні дослідження температурного режиму в зоні горіння пальників з ешелонованими решітками стабілізаторів полум'я»

3. ТЕХНОЛОГИЯ ТА УСТАТКУВАННЯ

нлты

УКРЛИНИ

wi/ган

Науковий в!сн и к НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua

https://doi.org/10.15421/40270516

Article received 22.06.2017 р. Article accepted 29.06.2017 р.

УДК 536.24:533

ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)

1 Correspondence author N.M. Fialko [email protected]

Н. М. Фiалко1, Л. С. Бутовський2, Н. О. Меранова1, К. В. Рокитько1, О. О. Грановська2, Н. М. Ольховська1, Л. Я. Швецова1

1 1нститут техтчноI теплофiзики НАН Украши, м. Кшв, Украша 2Нацюнальний техтчнийутверситет Украши "КП1" iм. 1горя Скорського, м. Кшв, Украша

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ В ЗОН1 ГОР1ННЯ ПАЛЬНИК1В З ЕШЕЛОНОВАНИМИ РЕШ1ТКАМИ СТАБ1Л1ЗАТОР1В ПОЛУМ'Я

Наведено результата експериментальних дослщжень температурних полiв продуктш горшня у пальниках з тдковопо-дiбним розташуванням стабшзаторш полум'я. Подано детальну iнформацiю щодо експериментального стенду та застосова-но! вимiрювальноl апаратури. Представлено данi по^вняльного аналiзу температурних режимiв зони горшня за наявност та вiдсутностi ешелонування стабiлiзаторiв полум'я. Виявлено, що зазначеш режими мають певну якiсну схожють у розгляду-ваних ситуацiях. Встановлено також наявшсть ютотних вiдмiнностей у характеристиках поршнюваних температурних ре-жимiв. Зокрема виявлено, що розподши температури за центральним i периферiйними стабшзаторами iстотно вiдрiзняють-ся в умовах наявност 1х ешелонування i е близькими у якiсному та кiлькiсному вимiрi в разi розташування торщв стабшза-торiв в однiй площиш. За результатами зiставлення значень температури поблизу стшки каналу в умовах ешелонування ста-бiлiзаторiв полум'я та без нього встановлено, що щ значення е iстотно нижчими для першо1 зi зазначених ситуацiй. Показано, що ввдмшност поршнюваних температур на ввдсташ 2,0-10-3 м ввд стiнки каналу можуть сягати 230 °С. На основi вико-наних дослiджень рекомендовано застосувати в енергетичнш практицi пальники з тдковопздбним розташуванням стабш-заторш полум'я в разi потреби зниження теплового навантаження на стiнки амбразур котлiв.

Ключовi слова: пальниюж пристро!; поле температур; ешелонування стабЫзаторш полум'я; пiдковоподiбна решгтка стабiлiзаторiв.

Вступ. Пальниковi пристро! з ешелонованим розташуванням стабiлiзаторiв полум'я слугують формуванню потрiбних температурних полiв у зонi горiння. Так, за потреби зниження теплового навантаження на стшки амбразури котла доцшьним е застосування у пальниках так званих пiдковоподiбних решiток стабiлiзаторiв полум'я, в яких стабiлiзатори, розташованi поблизу сп-нок, змiщуються вниз по потоку.

Процеси переносу у пальниках з рiзними типами ешелонування стабiлiзаторiв полум'я дослвджено у низ-щ робiт (Rauschenbach et а1., 1964; Fialko et а1., 2011; Fi-а1ко et а1., 2015а, 2015Ь, 2015с; Sherenkovskyi et а1., 2015). Бшьшсть з них стосуеться ситуаци стутнчасто-го i гребiнчастого розмщення стабiлiзаторiв у решiтцi. Щодо пальнишв з пiдковоподiбним розташуванням ста-

6rn3aropiB полум'я, то вивчення !хшх робочих процеав обмежуеться публiкaцiями (Fialko et al., 2015d; Fialko et al., 2017). З огляду на важливють застосування в енерге-тичнiй практищ пальников з цим типом ешелонування стaбiлiзaторiв полум'я актуальним е дослвдження рiзних елементiв цих процесiв.

Мета до^дження полягае у встaновленнi законо-мiрностей формування теплового стану зони горiння пальников iз пiдковоподiбним ешелонуванням стабшза-торiв полум'я.

Матерiали та методика дослвдження. Експеримен-тaльнi дослвдження робочого процесу в розглядуваному стабшзаторному пальниковому пристро!, проводили на стенд^ схему якого представлено на рис. 1. Його фун-кцiонувaння тд час випробувань вiдбувaеться в такий

1нформащя про aBTopiB:

Фiалко Наталiя Михайлiвна, д-р техн. наук, професор, член-кореспондент НАН Украши. Email: [email protected] Бутовський Леошд Сергшович, канд. техн. наук, доцент, тел. +38 (044) 406-80-96. Email: [email protected] Меранова Наталiя Олепвна, канд. техн. наук, пров. наук. спiвробiтник, тел. +38 (044) 453-28-58. Email: [email protected] Рокитько Костянтин Володимирович, мол. наук. спiвробiтник, тел. +38 (044) 453-28-58. Email: [email protected] Грановська Олена Олександрiвна, канд. техн. наук, доцент, тел. +38 (044) 406-80-96. Email: [email protected] Ольховська Нша МиколаТвна, наук. спiвробiтник, тел. +38 (044) 453-28-58. Email: [email protected] Швецова Людмила Яки1твна, мол. наук. спiвробiтник, тел. +38 (044) 453-28-58. Email: [email protected]

Цитування за ДСТУ: Фiалко Н. М., Бутовський Л. С., Меранова Н. О., Рокитько К. В., Грановська О. О., Ольховська Н. М., Швецова Л. Я. Експериментальн дослщження температурного режиму в зон горшня пальнишв з ешелонованими решiтками стабiлiзаторiв полум'я. Науковий вкник НЛТУ Украши. 2017. Вип. 27(5). С. 77-81. Citation APA: Fialko, N. M., Butovsky, L. S., Meranova, N. O., Rokytko, K. V., Granovskaya, E. A., Olkhovskaya, N. N., & Shvetsova, L. A. (2017). Experimental investigations of the temperature regime in the burning area of burners with echeloned grates of the flame stabilizers. Scientific Bulletin of UNFU, 27(5), 77-81. https://doi.org/10.15421/40270516

споаб. Повиря вiд компресора через патрубок 1В тд-водиться до заспокшливо! дiлянки 2В. Витрата повiтря регулюеться за допомогою заслiнки 12В. Шсля заспокшливо! дiлянки через перехвдний патрубок 3В повiтря подаеться до робочо! дiлянки 8В, яка футерована вог-нетривкою керамшно. Витрата повиря через стенд ви-

мiрюеться за допомогою дiафрагми 4В. Температура повиря i перепад тиску на дiафрагмi вимiрюються термометром 5В та дифманометром 6В. У робочiй дшянщ встановлюеться пальниковий пристрiй, який випробо-вуеться. Схему робочо! дiлянки цього стенду представлено на рис. 2.

Рис. 1. Схема експериментального стенду: 1В - патрубок тдводу повпря; 2В - ресивер заспокоювач; 3В - MipHa длянкА; 4В - диафрагма; 5В - манометр вимiру тиску повiтря перед диафрагмою; 6В - дифманометр вимiру перепаду тиску на дiафрагмi; 7В - термометр замру температури повпря; 8В - робоча длянка; 9В - вимдна длянка; 10В - дифманометр вимру опору камери згорання; 11В - манометр вимру тиску або розрщження на входi в камеру згорання; 12В - засувка регулювання витрат повiтря; 13В - вентиль регулювання тдводу повпря до запальника; 14В - запальник; 15В - манометр вимiру тиску повпря перед запальником; 16В -вентиль регулювання подаЧ повпря до ежектора; 17В - манометр замру тиску повпря перед ежектором; 18В - ежектор; 19В -продукти згорання; 7Г - регуляцшний газовий вентиль; 8Г - кран на манометр вимру тиску газу; 9Г - кран на свiчку; 10Г - манометр вимру тиску газу 11Г - запрний газовий вентиль; 12Г, 16Г, 17Г, 18Г - трш дафрагми витрати газу; 13Г, 27Г - манометри вимру тиску перед дафрагмами; 14Г, 20Г,21Г, 22Г - дифманометри замру перепаду тиску на дафрагми; 15Г, 19Г, 24Г, 25Г, 26Г, 28Г - вентжп регулювання витрати газу; 23Г - лiчильник витрати газу; 30Г - термометр для вимрювання температури газу; 29Г -манометр вимiру тиску газу перед запальником; 1Вд - форсунка вприскування води на охолодження продукт1в згорання

Рис. 2. Схема робочо! длянки експериментального стенду: 1 - выдний дифузор; 2 - вирiвнювальна решлка; 3 - заспокшлива делянка; 4 - канал; 5 - стабшзатор полум'я; 6 - штуцер; 7 - iзоляцiя з керамзитного волокна; 8 - канал для охолодження робочо! камери; 9 - выд охолоджувально! води; 10 - виыд охолоджувально! води

Для вишрювання втрат тиску пiд час проходження повiтря крiзь дослвджуваний пальниковий пристрш ви-користовуеться дифманометр 10В. Температура повиря вимiрюеться термометром 7В. Продукти згоряння пiсля робочо! дiлянки видаляються через вихвдну дiлянку 9В. Для зменшення температури продуктiв згоряння, яш виходять у димову трубу, у вихвдну дiлянку через шту-цери 1В подаеться вода. На виходi зi стенду для ввдве-дення продуктiв згоряння використовуеться ежектор 18В, в котрий тдводиться повiтря, витрата якого регу-

люеться вентилем 16В. Для вимiрювання температури газiв та складу продукив горiння в робочш дiлянцi пе-редбачена система штуцерiв. Для забезпечення процесу горiння паливний газ через вентилi 5Г та 1Г тдводить-ся до колектора, звщки по трьох магiстралях подаеться до робочо! дмнки. По одтй магiстралi газ через дiаф-рагму 10Г та лiчильник витрати газу 17Г надходить до лiнi! подачi газу на попередне повне або часткове пере-мiшування з повирям. Температура газу вимiрюеться термометром 24Г. Тиск газу перед дiафрагмою та пере-

пад тиску на д1афрагм1 визначаеться манометром 21Г та дифманометром 14Г. По другш мапстрал1 через д1аф-рагму 6Г газ пщводиться до пальникового пристрою. Тиск газу перед д1афрагмою та перепад тиску на д1аф-рагм1 вишрюються вщповщно манометром 7Г та дифманометром 8Г. Витрати газу за окремими мапстраля-ми регулюються за допомогою вентил1в 18Г, 19Г, 20Г та 9Г.

Для запалювання факелу в пальниковому пристро! використовуеться запальник 14В. Вим1рювання витрата газу проводиться за допомогою д1афрагми 11Г 1 регу-люеться вентилем 22Г. Вим1р тиску на д1афрагм1 здш-снюеться з1 застосуванням дифманометра 15Г. Тиск газу вим1рюеться манометром 23Г. Пов1тря до запальника пщводиться вщ компресора через вентиль 15В. Тиск пов1тря визначаеться манометром 13В. Факел вщ запальника пщводиться в зону рециркуляци за одним 1з ста-бЫзатор1в.

Результаты дослщження. Нижче для прикладу наведено результати експериментальних дослщжень для пальникового пристрою з1 стабЫзаторною реш1ткою, яка складаеться 1з трьох стабшзатор1в полум'я. При цьому в межах пор1вняльного анал1зу розглянуто дв1 ситуаци, перша з яких вщповщае пщковопод1бному ешелонуванню стабшзатор1в полум'я, друга - вщсут-ност !х ешелонування (рис. 3).

7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~7~У-Г7~/ 7~7~Г7~, Рис. 3. Схеми розташування стабшзатор1в: з тдковопод1бним !х ешелонуванням (а) \ за вшсутносл ешелонування (б): 1, 2, 3 -перший, другий \ третш стабшзатори полум'я

Характерш результати виконаних дослщжень наведено на рис. 4-6. Представлеш даш вщповщають таким вихщним параметрам: Ьп = 0,86 м; Ьст = 0,21 м; Ьк = 1,36 м; Н = 0,05 м; Вк = 0,15 м; Вст = 0,015 м; Ьсм = 0,06 м; Ь0 = 0,15 м; d = 0,002 м; вщносний крок розташування газоподавальних отвор1в S/d = 8; витрата по-в1тря дор1внювала 0,116 кг/с; витрата пропан-бутану становила 1,72 10-3 кг/с; густина газу I пов1тря дор1вню-вали 2,36 кг/м3 I 1,2 кг/м3 вщповщно; температура пов1т-ря та пропан-бутану на вход1 становила 15 оС; коефь щент надлишку пов1тря а = 1,25; коефщент захаращен-ня стабшзаторами прох1дного перер1зу каналу ^ = 0,3.

Рис. 4 I 5 шюструють розподши температури у фш-сованих поперечних перер1зах каналу вщповщно при

ешелонованому i неешелонованому розташуваннi стабь лiзаторiв полум'я. (Тут вщлш координати х ведеться вщ торця першого по потоку стабЫзатора). Як видно з рисунюв, вказанi розподiли температури мають певну схожiсть. Зокрема, вони характеризуються наявшстю трьох максимумiв температури, положення яких вщпо-вiдаe осям турбулентного слщу за стабiлiзаторами полум'я, та двох мiнiмумiв, що вiдповiдають осям мiжста-бiлiзаторних каналiв. Однак, спостережено й штотш вiдмiнностi у характерi наведених розподiлiв температури за наявност i вiдсутностi ешелонування стабЫза-торiв полум'я. Так, у першому випадку значення макси-мумiв температури за рiзними стабiлiзаторами полум'я можуть штотно вiдрiзнятися. А в разi розташування торцiв стабiлiзаторiв в однш площинi цi значення е близькими за величиною.

150

125 100 «S75

о

-50

25

а) О

150

125

100 S

ь75

^50

25

t, °c

0

200

400

600

800 1000

б) 0

-<?* о----о.

--*

400

1000

600 800 Рис. 4. Розподши температури у поперечних перер1зах каналу пальникового пристрою з тдковоподабною решикою стабшза-торiв полум'я на фшсованих вщстанях вш торця першого по потоку стабшзатора х : а) х = 80 10-3 м; б) х = 270-10-3 м

600 800 1000 1200 Рис. 5. Розподши температури у поперечних перер1зах каналу пальникового пристрою з неешелонованою реш1ткою стабшза-торiв полум'я на фшсованих вщстанях вш торцiв стабшзатор1в

х* а) х*= 110 10-3 м; б) х*= 21010-3 м

1200 и

о

1000

800

600

400

200

0

Q

о- а—■—"

Н.Н2

- с*, 10 3 м

0

100

400

500

Висновки. За результатами виконаних експеримен-тальних дослщжень показано, що застосування пальни-кових пристро!в з пiдковоподiбним розташуванням ста-бiлiзаторiв полум'я дае змогу ютотно знизити теплове навантаження на стшки каналiв цих пристро!в порiвня-но з пальниками, в яких торщ стабiлiзаторiв розмiщенi в однiй площиш.

Перелiк використаних джерел

Fialko, N. M., Prokopov, V. G., Alioshko, S. A. et al. (2017). Struktu-ra techenija v gorelochnom ustrojstve pri podkovoobraznom eshe-lonirovanii stabilizatorov plameni [Structure of the flow in burner devices with a horseshoe echeloning of flame stabilizers]. Problems of ecology and operation of energy facilities: a collection of works, 4, 106-110. Kiev. [in Russian]. Fialko, N. M., Prokopov, V. G., Butovskiy, L. S. et al. (2011). Oso-bennosti techenija topliva i okislitelja pri eshelonirovannom raspo-lozhenii stabilizatorov plameni [Features of the flow of fuel and oxidizer in the echeloning location of flame stabilizers]. Industrial Heat Engineering, 2, 59-64. [in Russian]. Fialko, N. M., Prokopov, V. G., Sherenkovskyi, Yu. V. et al. (2015a). Zakonomernosti formirovanija temperaturnyh polej produktov go-renija, [Regularities in the formation of temperature fields of combustion products]. Problems of ecology and operation of energy facilities: a collection of works, 5, 110-113. Kiev. [in Russian]. Fialko, N. M., Sherenkovskyi, Yu. V., Prokopov, V. G. et al. (2015b). Modelirovanie struktury techenija v eshelonirovannyh reshetkah stabilizatorov pri varirovanii shaga ih smeschenija [Modeling of the flow structure in the echeloning gratings of stabilizers with a variation in the step of their displacement]. East-European Journal of Advanced Technologies, 2, 8(74), 29-34. [in Russian]. Fialko, N. M., Sherenkovskyi, Yu. V., Prokopov, V. G. et al. (2015c). Vlijanie na charakteristiki techenija stepeni zagromozhdenija eshe-lonirovsnnymi stabilizatorami kanalov gorelochnyh ustrojstv [Influence degree of cluttering by echeloning stabilizers of burner devices channels on the characteristics of the flow]. Scientific Journal NLTU Ukraine, 209, Part 2, 45-53. [in Russian]. Fialko, N. M., Sherenkovskyi, Yu. V., Prokopov, V. G. et al. (2015d). Osobennosti techenija v mikrofakelnyh gorelkah s podkovoob-raznym raspolozheniem stabilizatorov plameni [The specifics of flow in micro-flame burners with horseshoe-shaped arrangement of the flame stabilizers]. Scientific Journal of NULES of Ukraine, 209(1), 191-199. [in Russian]. Rauschenbach, B. V., Belyi, S. A, Bespalov, I. V. et al. (1964). Phi-zicheskie osnovy rabochego protsesa v kamerah sgoranija voz-dushno-reaktivnyh dvigatelej [Physical basis of the working process in combustion chambers of air-breathing engines]. Moscow: Mashi-nostroenie, 526 p. [in Russian]. Sherenkovskyi, Yu. V., Fialko, N. M., Meranova, N. O. et al. (2015). Zakonomernosti techenija I smeseobrazovanija v gorelochnyh ustrojstvah s grebenchato eshelonirovannymi stabilizatornymi res-hetkami [Regularities of flow and mixture formation in burners with comb shaped echeloning stabilizer gratings]. Problems of Industrial Heat Engineering. Abstracts of the IX International Conference (Vol. 37(7), pp. 31-35), October 20-23. Kiev. [in Russian].

Н. М. Фиалко1, Л. С. Бутовский2, Н. О. Меранова1, К. В. Рокитько1, Е. А. Грановская2, Н. Н. Ольховская1, Л. А. Швецова1

1Институт технической теплофизики НАН Украины, г. Киев, Украина 2Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт им. Игоря Сикорского ", г. Киев, Украина

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ЗОНЕ ГОРЕНИЯ ГОРЕЛОК С ЭШЕЛОНИРОВАННЫМИ РЕШЕТКАМИ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПЛАМЕНИ

Приведены результаты экспериментальных исследований температурных полей продуктов горения в горелках с подковообразным расположением стабилизаторов пламени. Дана подробная информация об экспериментальном стенде и применяемой измерительной аппаратуре. Представлены данные сравнительного анализа температурных режимов зоны горения при наличии и отсутствии эшелонирования стабилизаторов пламени. Выявлено, что указанные режимы имеют определенное качественное сходство в рассматриваемых ситуациях. Установлено также наличие существенных различий в характеристиках сравниваемых температурных режимов. В частности установлено, что распределения температуры по центральному и периферийным стабилизаторам в условиях наличия их эшелонирования существенно отличаются и близки в каче-

200 300

Рис. 6. Розподш температури по довжит каналу пальника з не-ешелонованою (1, 2) та mдковоподiбною (3, 4) решггками ста-бшзаторiв полум'я на рiзних вщстанях у вщ спнки каналу: а) у = 2,010-3 м; б) у = 15 10-3 м

Отримаш даш свщчать про те, що за наявност еше-лонування стабшзатор1в полум'я максимум температури на оа сл1ду центрального стабшзатора полум'я ю-тотно перевищуе максимуми температури за перифе-ршними стабшзаторами. Наприклад, на вщсташ х = 80 10-3 м вщ центрального стабшзатора полум'я вщмшшсть у значеннях вказаних максимушв становить близько 320 °С (див. рис 4, а). Очевидно, вищ1 р1вш температури за центральним стабшзатором полум'я зу-мовлеш тим, що горшня за ним розпочинаеться рашше.

З1 збшьшенням вщсташ х вщ першого по потоку

стабшзатора вниз за теч1ею картина змшюеться, так

*

що, починаючи з деякого значення х , стае протилеж-ною. А саме, значення максимушв температури за пе-рифершними стабшзаторами полум'я стають бшьши-ми, шж за центральним стабшзатором (див. рис. 4, б). Це пояснюють тим, що штенсившсть вигорання палива за центральним стабшзатором зменшуеться пор1вняно з ситуащею за перифершними стабшзаторами.

На рис. 6 наведено експериментальш даш щодо роз-подшу температури по довжиш каналу поблизу його стшки - на вщсташ 2,0 10-3 м { 15 10-3 м вщ не!. При цьому представлено результати як для ешелонованого, так { для неешелонованого розташування стабшзатор1в полум'я. Згщно з наведеними даними при ешелонуванш стабш1затор1в температура поблизу стшки е ютотно нижчою, шж за вщсутност ешелонування. Так, при у = 2,0-10-3 м на вщсташ вщ першого по потоку стабш-затора х = 10010-3 м це зниження становить 230 °С, при х = 200 10-3 м - дор1внюе 135 °С, а при х = 400 10-3 м - 90 °С.

ственном и количественном отношении при расположении торцов стабилизаторов в одной плоскости. По результатам сопоставления значений температуры вблизи стенки канала в условиях эшелонирования стабилизаторов пламени и без него установлено, что эти значения существенно ниже для первой из указанных ситуаций. Показано, что различия сравниваемых температур на расстоянии 2,010-3 м от стенки канала могут достигать 230 °С. На основе выполненных исследований рекомендовано применять в энергетической практике горелки с подковообразным расположением стабилизаторов пламени при необходимости снижения тепловой нагрузки на стенки амбразур котлов.

Ключевые слова: горелочные устройства; поле температур; эшелонирование стабилизаторов пламени; подковообразная решетка стабилизаторов.

N. M. Fialko1, L. S. Butovsky2, N. O. Meranova1, K. V. Rokyt'ko1, E. A. Granovskaya2, N. N. Olkhovskaya1, L. A. Shvetsova1

1 Institute of Engineering Thermophysics of NAS Ukraine, Kyiv, Ukraine 2National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, Ukraine

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF THE TEMPERATURE REGIME IN THE BURNING AREA OF BURNERS WITH ECHELONED GRATES OF THE FLAME STABILIZERS

The article is devoted to experimental studies of the thermal state of the combustion zone for burner devices with horseshoe-shaped echeloning of flame stabilizers. Studies were carried out on the stand with a working area in which flat flame stabilizers were installed in various ways. In the article a detailed description of the experimental stand and the instrumentation used are given. The possibilities of using burners with horseshoe-shaped arrangement of flame stabilizers are analyzed to reduce the thermal load on the walls of the embrasure of the boiler. For this purpose, a comparison of the situations corresponding to the presence and absence of echeloning of the flame stabilizers is carried out. The conditions for burning propane-butane in the burner devices under study are considered. The results of the analysis of the temperature regimes of the combustion zone for the two specified situations are given. General regularities in the formation of temperature fields in the regions behind the end of flame stabilizers are noted. Specific features of these fields for the echeloned and non-echeloned grates of stabilizers are also discussed. It is indicated, in particular, that there is a significant difference in character of the temperature distribution behind the central and peripheral flame stabilizers in the case of a horseshoe-shaped echeloned arrangement. Data on the comparison of the temperature levels of the combustion products near the channel wall for the horseshoe-shaped grate of stabilizers and for the arrangement of their ends in one plane are given. There is a noticeable decrease in this temperature in the case of burners with the indicated type of echeloning flame stabilizers (this decrease reaches several hundred degrees). Based on the results of the performed studies, it was concluded that the horseshoe-shaped arrangement of flame stabilizers in burners is an effective means of reducing the thermal load on the walls of the boiler embrasure and can be widely used in energy practice. Further studies of this problem will concern the analysis of the influence on the formation of temperature fields of the combustion zone of such factors as the magnitude of the step of the shift of the stabilizers relative to each other, the degree of blockage by the stabilizers of the passage section of the channel, the number of flame stabilizers in the lattice and others.

Keywords: burner devices; temperature field; echeloning of flame stabilizers; horseshoe-shaped stabilizer grate.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.