Научная статья на тему 'Совершенствование горелочного устройства низкого давления'

Совершенствование горелочного устройства низкого давления Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
83
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО / BURNER / ВИХРЕВАЯ КАМЕРА / SWIRL CHAMBER / ТАНГЕНЦИАЛЬНЫЕ ОТВЕРСТИЯ / THE TANGENTIAL OPENING

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Гулевский Виктор Александрович, Соколов Андрей Андреевич, Сусина Екатерина Юрьевна, Мещерякова Ирина Анатольевна

Разработана конструкция вихревой камеры для горелочного устройства низкого давления, имеющая четыре ряда круглых тангенциальных отверстий со скоростью истечения газа до 60 м/c, с улучшенным процессом смесеобразования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Гулевский Виктор Александрович, Соколов Андрей Андреевич, Сусина Екатерина Юрьевна, Мещерякова Ирина Анатольевна

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

Developed design of the vortex chamber to the burner low pressure with four rows of round tangential openings with the gas velocity to 60 m/s with an improved process of mixing.

Текст научной работы на тему «Совершенствование горелочного устройства низкого давления»

"облачные"). Сервисы облачных вычислений предполагает управление программным обеспечением Cloud Computing через обычные и привычные любому пользователю веб-браузеры. Облачные вычисления - динамично развивающаяся технология использования информационной инфрастуктуры.

Как показывает практика, применение облачных вычислений способно даже значительно повысить уровень безопасности данных. Одна из причин - это постоянная забота о высоком уровне безопасности со стороны компаний, предоставляющих доступ к сервисам cloud computing. Зная об опасениях своих клиентов, они вынуждены вкладывать существенные средства в создание и поддержку надежной системы защиты. В современном мире, как отечественные, так и зарубежные компании при-меют в ходе своей деятельности облачные вычисления. Самые очевидные стратегические преимущества можно заметить, рассмотрев такие аспекты деятельности организаций, как финансы и операции [9,10].

Компания, внедряя технологии cloud computing, получает возможность упростить менеджмент технической структуры, отказавшись от использования сложного и дорогого аппаратного обеспечения, что приводит к экономии средств. При использовании облачных платформ внешних поставщиков, сроки реализации IT-проектов многократно сокращаются, а техническая поддержка облачных решений сводится к минимуму.

Ведение проекта в облаке не такая простая задача, если сравнивать с процессом обычного создания и обмена офисными документами и электронными сообщениями, включая электронную почту и чаты. Однако в этом случае перед поставщиками информационно -коммуникационных технологии (ИКТ) и интегрированных платформ открываются прекрасные перспективы по созданию дополнительной прибыли для заказчиков и, в отдельных случаях, даже участию в среде совместной работы.

Список литературы

1. Колесникова Е.Б., Синенко С.А.. Технология виртуальной реальности в отображении строительного генерального плана при возведении объекта// Промышленное и гражданское строительство. 2012. №11. С. 60.

2. Лебедева И.М., Синенко С.А. Алгоритм программы визуализации проектных решений в среде autocad

//Технология и организация строительного производства № 1(1) 2012 С.43.

3. Кузьмина Т.К. инвестиционная деятельность заказчика-застройщика. // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 10. С. 31-32

4. Кужин М.Ф. Оценка и выбор организационно-технологических параметров производства работ при устройстве навесных фасадных систем с воздушным зазором//Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 9. С. 61-62

5. Жадановский Б.В., Кужин М.Ф. Организационно -технологические решения устройства навесных фасадных систем при реконструкции жилых и общественных зданий//Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 1. С. 62-64

6. Жадановский Б.В. Организационно-технологическая подготовка реконструкции гражданских и промышленных зданий и сооружений// Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 10. С. 59-60

7. Гусакова Е.А. (соавтор) Сервейинг: организация, экспертиза, управление. часть первая. Организационно-технологический модуль системы сервей-инга: учебник [Текст] - М.: АСВ, ИИА «Просветитель», 2015. - 560 с.

8. Чулков В.О., Рахмонов Э.К., Касьянов В.Ф., Гусакова Е.А Инфографическое моделирование иерархической структуры системы управления в условиях инновационного конфликта./Вестник МГСУ. М.: 2012. № 12. С. 282-287.

9. Кужин М.Ф. Некоторые аспекты устройства habechblx вентилируемых фасадных систем/ Вестник МГСУ. 2010. № 4-1. С. 127-130

10. Жадановский Б.В., Кужин М.Ф., Калинин А.Ю., Носков И.В. Организационно-технологическое проектирование устройства навесных фасадных систем с воздушным зазором при реконструкции зданий./

В сборнике: Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании. Сб.трудов Международной научной конференции. 2011. С. 97-100.

11. Киевский И.Л. Определение приоритетов в развитии транспортного каркаса города/Промышленное и гражданское строительство №10, 2011, стр. 3-6.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГОРЕЛОЧНОГО УСТРОЙСТВА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Гулевский Виктор Александрович

канд. техн. наук, доцент Волгоградского государственного технического университета, г. Волгоград

Соколов Андрей Андреевич

студент Волгоградского государственного технического университета, г. Волгоград Сусина Екатерина Юрьевна, Мещерякова Ирина Анатольевна

студентки Волгоградского государственного технического университета, г. Волгоград

АННОТАЦИЯ

Разработана конструкция вихревой камеры для горелочного устройства низкого давления, имеющая четыре ряда круглых тангенциальных отверстий со скоростью истечения газа до 60 м/c, с улучшенным процессом смесеобразования. ABSTRACT

Developed design of the vortex chamber to the burner low pressure with four rows of round tangential openings with the gas velocity to 60 m/s with an improved process of mixing.

Ключевые слова: горелочное устройство; вихревая камера; тангенциальные отверстия.

Keywords: burner; swirl chamber; the tangential opening.

Горелки типа ГКНД, предназначены для работы на низком с принудительной подачей воздуха давлением до 5000 Па и среднем (от 5000 Па до 0,3 МПа) давлении природного газа, успешно применяются на заводах ХТЗ, ЧТЗ, МТЗ, «ООО УсольМаш» города Усолье-Сибирское [5, с.2].

Газомазутная горелка ГКНД - комбинированное устройство с единой системой воздухопроводов, которое обеспечивает как раздельное сжигание газообразного топлива и жидкого котельного топлива (мазута), так и их комбинированное сжигание.

Горелка, комбинированная газомазутная ГКНД предназначена для использования в системе отопления различных нагревательных устройств в машиностроении, металлургии, производстве строительных материалов, топках электростанций, котельных и т.д. [2]

Конструктивно горелка ГКНД выполнена так, что внутри нее происходит двукратное смесеобразование воздуха и горючего компонента (природного газа или мазута). Кроме того, на входе горючей смеси в горелочный туннель происходит третичное смесеобразование в горящем факеле. За счет перераспределения расхода воздуха, возможно изменять длину факела [4].

При этом, газомазутная горелка ГКНД позволяет быстро переводить работу котла агрегатов с одного вида топлива на другой. При комбинированном сжигании топлива мазут рассматривают как добавку к основному газовому топливу, позволяющую повысить радиационные свойства (излучательная способность) факела. В этом случае сжигание газообразного и жидкого котельного топлива происходит в различных условиях. Газообразное топливо легче воспламеняется, сжигается с меньшим коэффициентом избытка воздуха, сгорает полнее и быстрее. Жидкое котельное топливо надо предварительно «распы-ливать», затем смешивать с воздухом, обеспечивая его испарение и горение. Для распыла мазута применяется дутьевой воздух до 5000 Па. Диапазон рабочего регулирования по производительности: при работе на природном газе составляет 20-160% от номинального параметра. Кроме того, коэффициент избытка воздуха: при работе на природном газе составляет - 1,04, на мазуте соответственно -1,1.

При одновременном сжигании газообразного и жидкого котельного топлива, горение последнего затягивается, так как газ сгорает (то есть потребляет кислород) в первую очередь. Для малых котлов добавка мазута и совместное с газом сжигание интенсифицируют теплообмен в топке, так как степень черноты факела возрастает примерно в два раза. При добавке газа к мазуту и в процессе их совместного сжигания улучшаются геометрические характеристики комбинированного факела и снижается содержание токсичных и загрязняющих ингредиентов в продуктах сгорания. Расход мазута составляет 25-40% от всего расхода топлива на агрегат.

При проработке вопроса выбора типа газогорелоч-ных устройств выяснилось, что существующих горелок, работающих на природном газе «пропан-бутан», для промышленных печей в России не существует [5, с. 26, 1]. Поэтому необходимо использовать существующие горелки, с соответствующим расчетом, работающие на другом газовом углеводородном топливе, несколько иного химического состава, в частности природном бытовом газе, имеющими сертификат качества и разрешение на применение Ростехнадзора РФ. Кроме того, эти горелки должны отвечать входным параметрам газовоздушных сетей (давление газа и воздуха, скорости истечения и др.) В результате анализа конструкций таких горелок была выбрана горелка,

комбинированная низкого давления (ГКНД), требующая, однако, модернизации газового сопла в части изменения диаметра выходных отверстий, так как теплотворная способность пропан-бутана в 2,5 раза выше чем у природного газа. При определении типоразмера горелки ГКНД исходили из требования обеспечения равномерности нагрева отливок сложной конфигурации типа «рамы» и «балки» [3]. Такое условие реализуется при рассредоточенной установке горелок в боковых стенах печи и наличия элементов двухстороннего нагрева. Для обеспечения качественного двухстороннего теплообмена в рабочем пространстве печи, необходимо горелочные устройства располагать в боковых стенах в два ряда по высоте печи. Первый ряд необходимо располагать вверху для интенсификации теплоотдачи излучением от свода к нагреваемым отливкам. Второй ряд горелок необходимо располагать внизу рабочего пространства таким образом, чтобы поток их продуктов сгорания проходил между столбиками, тем самым интенсивно нагревая нижние и центральные слои отливок. Обе горелки необходимо располагать в одном сечении: одна горелка вверху с одной стороны, другая -внизу с другой стороны печи (рисунок 1).

Разработанные компоновки укладки отливок на специальных столбиках с встроенными направляющими, расположение горелок в боковых стенах печи в два ряда по высоте и выполнение дымовых каналов обеспечат оптимальный радиационно-конвективный режим теплопередачи и качественный равномерный по всему сечению отливок нагрев металла [5, с. 64-65].

Было принято решение о применении в данном случае горелок ГКНД минимального типоразмера с номинальным расходом природного газа 15 нм3/ч. Это - горелка ГКНД-15 (инд. 1668.00.00.000) [5, с. 26]. Для использования этого типоразмера горелки для сжигания природного газа «пропан-бутан» необходимо при сохранении ее тепловой мощности определить расходную характеристику по газу в связи с более высокой теплотворной способностью пропан - бутана при сохранении расходной характеристики по воздуху и входного давления газа, и воздуха, т.е. надо изменить диаметр газовых отверстий газового сопла горелки.

В процессе изучения возможности улучшения работы горелки типа ГКНД было принято решение модернизировать ее конструкцию с целью интенсификации сжигания в ней топлива. Существующая конструкция горелки имела ряд признаков, требующих улучшения: составной формы смеситель, прямоугольные тангенциальные окна, их количество и расположение. Новая конструкция горелки учитывает и исправляет эти недостатки.

Также конструкция горелки имела особенности, которые нужно было изменить: вихревая камера была ступенчатого вида, в которой было расположено всего два ряда тангенциальных щелей.

В усовершенствованной горелке вихревая камера выполнена в виде конуса, за счет этого увеличивается скорость потоков, подаваемого топлива. Смесеобразование улучшилось, за счет замены двух рядов тангенциальных щелей, со скоростью истечения газа до 10 м/с, на четыре ряда круглых тангенциальных отверстий со скоростью истечения газа до 60 м/с, расположенных более равномерно, на одинаковом расстоянии друг от друга по всей площади конуса. Четырехступенчатое смесеобразование значительно улучшило смешивание топлива с воздухом. Данные конструктивные изменения вихревой камеры горелки приводят к интенсификации смесеобразования, а, следовательно, к увеличению температуры факела и уменьшению его длины.

а)

А-А

Б-Б

б)

Рисунок 1. Расстановка горелок на боковых стенках печи а) компоновка горелок по длине печи; б) расположение горелок в поперечных сечениях печи

Изменение длины газового факела является очень важным преимуществом данной конструкции, так как, это необходимо для выбора наиболее оптимального режима теплопередачи в печи. При этом, данная горелка работает на газе низкого давления, очень проста в эксплуатации и менее затратна по сравнению с другими горелками низкого давления.

Горелочное устройство обладает высокими экологическими параметрами по выбросам окислов азота, окислов серы, угарного газа, сажи, снижает количество выбросов в 1,5 - 2 раза.

В данной горелке есть еще пятая ступень смесеобразования, которая обеспечивает более улучшенное смешивание, что приводит к большей интенсификации процесса сжигания топлива.

4У ¿В ¿8

Рисунок 2. Комбинированная горелка ГКНД: 1 — корпус, 2 — воздушный патрубок, 3 — центральный топливоподаю-щий узел, 4 — отверстия для выхода газа, 5 — смеситель, 6 — тангенциальные окна, 7 - сопло, 8 - кольцевой канал.

Модернизированная горелка имеет корпус 1 (рисунок 2) с воздушным патрубком 2 и центральным топливо-подающим узлом 3 с отверстиями для выхода газа 4, установленным в смесителе 5, выполненном в виде единого

конусного участка, что равномерно увеличивает скорость топливо воздушных потоков в объеме смесителя 5, улучшая их смешивание. Смеситель 5 выполнен с сужением в сторону выходного сопла под углом наклона а, равным 3 -

5°. Значение угла наклона а менее 3° приводит к тому, что интенсификация процесса сжигания топлива не произойдет вследствие избытка топливной и недостатка воздушной составляющей в топливовоздушной смеси, что не позволит проходить реакции горения. Значение угла наклона а более 5° приводит к тому, что интенсификация процесса сжигания топлива также не произойдет вследствие избытка воздушной и недостатка топливной составляющей в топливовоздушной смеси, что не позволит проходить реакции горения. Смеситель 5 снабжен четырьмя рядами круглых тангенциальных окон 6, равномерно расположенных в шахматном порядке по длине конуса и выполненных в виде цилиндрических отверстий на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности сечения конуса, что обеспечивает скорость тангенциальных потоков не менее 60 м/с и четырехступенчатое смесеобразование топливо-воздушной смеси для интенсификации процесса сжигания топлива за счёт рассредоточения потока воздуха на более мелкие струи, а, следовательно, значительного сокращения пути смешивания топлива с воздухом.

Скорость тангенциальных потоков менее 60 м/с не обеспечивает необходимую тангенциальность воздушных потоков и, следовательно, интенсификацию процесса сжигания топлива, так как не происходит рассредоточения потока воздуха на мелкие струи и сокращения пути смешивания топлива с воздухом. Между выходным соплом 7 и корпусом 1 образован кольцевой канал 8 для выхода воздуха, что обеспечивает еще более улучшенное смешивание топливовоздушных потоков, образуя пятую ступень смесеобразования, что приводит к еще большей интенсификации процесса сжигания топлива.

Устройство работает следующим образом: топливо, пройдя через отверстия для выхода газа 4, попадает в смеситель 5, выполненный в виде единого конусного участка с сужением в сторону выходного сопла под углом наклона а, равным 3-5°, который снабжен четырьмя рядами круглых тангенциальных окон 6, равномерно расположенных в шахматном порядке по длине конуса и выполненных в виде цилиндрических отверстий на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности сечения конуса, где происходит его четырехступенчатое смешивание с закрученными воздушными потоками, поступающими через тангенциальные окна 6. Четырехступенчатое смешивание обеспечивает необходимую интенсификацию

процесса сжигания топлива за счёт увеличения скорости топливовоздушных потоков, а также рассредоточения потока воздуха на более мелкие струи, а, следовательно, значительного сокращения пути смешивания топлива с воздухом. Последняя пятая ступень смешивания обеспечивается подачей воздуха на сопло 7 из кольцевого канала 8, обеспечивающей еще более улучшенное смешивание топливовоздушных потоков, приводящее к еще большей интенсификации процесса сжигания топлива.

В данном материале представлены преимущества модернизированных горелок в типовой конструкции печи нормализации с целью оптимизации теплообменного процесса в рабочем пространстве, для получения требуемой равномерности температур нагрева отливок, не превышающей ±50C.

Список литературы

1. Горелки для котлов [электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.mskotel.com/gorelki-dlya-kotlov/ (дата обращ. 29.05.15)

2. Пат. 114514 РФ, МПК Т724 138/11. Газомазутная горелка / А. В. Пожарский, В. А. Гулевский, Ю. А. Мухин, Е. Д. Пожарский; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет». - 2011148827 / 02; заявл. 11.10.2011; опубл. 27.03.2012. Бюл. №30.

3. Пожарский, А. В., Гулевский В. А. Совершенствование системы обогрева камерной печи с выкатным подом типа СДО при термообработке стальных отливок сложной конфигурации // Заготовительное производство в машиностроении - 2008. - №7. - С. 49-51.

4. Пожарский Е. Д., Пожарский А. В. Модернизация газомазутных горелочных устройств типа ГКНД для сжигания природного газа пропан - бутан // XV Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области: тезисы докладов / Волгоград. гос. техн. ун-т; редкол.: В. И. Лысак (отв. ред.) [и др.]. - Волгоград: ИУНЛ, 2011.

5. Результаты НИР (ОКР) №8/822-07 госрегистрации У-98383 Модернизация, изготовление и поставка горелок типа ГКНД-15 для печи нормализации стального литья, ОАО "ПО Усольмаш", 2008. - С. 101.

УПРАВЛЕНИЕ ОКРУГЛЕНИЕМ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТ ПРИ СЖАТИИ АУДИОДАННЫХ

Стефанова Ирина Алексеевна

Канд. тех. наук, доцент кафедры информатики и вычислительной техники ПГУТИ, г. Самара

Кишов Дмитрий Александрович

Студент ПГУТИ, г. Самара

АННОТАЦИЯ

статья содержит описание расчета степени округления спектральных компонент звукового сигнала. Описаны некоторые психоакустические свойства слуха человека, влияющие на сжатие аудиоданных, получены их аппроксимирующие зависимости. Выработана оценка степени округления спектральных компонент. Приведен алгоритм работы программы расчета количества необходимых разрядов, для кодирования спектральных составляющих. Описан эксперимент, позволяющий убедиться в правильности расчетных данных.

Ключевые слова: психоакустика, сжатие звукового сигнала, компрессия аудиоданных, кодирование спектральных составляющих.

ABSTRACT

The article highlights how to calculate the degree ofrounding of the spectral components in the sound signal. We describe some human psycho-acoustic properties of hearing that influence the compression of audio data. The approximate

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.