151338. lajstromszámú szabadalom • Keramikus sugárzó égő ipari (gáztüzelésű) kemencékhez

3 151338 4 Ilyen nagyhőmérsékletű sugárzó hőforrás pl. az USA-ban főleg földgáz eltüzelésére „Selaségő" használható, mely újabban a kontinensen is kezd elterjedni. Az égő kerámiából készül, csésze alakú sugárzó felülettel, és ugyancsak kerámiából való' kiömlővel. Teljes légkeverésű, az égőben a gázhoz a kiömlő nyílások előtt a tökéletes égéshez szükséges teljes levegőmenynyiséget hozzákeverik, a gázelegy nyomása néhányszor mm vízoszlop, a légfelesleg tény ?ző 1.05... 1,2. Ennél a gáz-levegő elegy a csésze tengelyére lényegében merőleges rés alakú kiömlő nyílásokból nagy sebességgel áramlik ki, és a csésze felületén ég el. Az égéstermék sebessége a csésze görbülete mentén 100 m/secnél is nagyobb, a láng, illetve az égéstermék a csészefalnak kb. 200 kcal/m2

/óra hőátadási tényezővel adja át a hőtartalmát és a csésze felületi hőmérsékleténél alig nagyobb hőmérséklettel hagyja el azt. Ha a csészének mint félgömbnek térfogatával számolunk, akkor kb. 80 ml-nyi térfogatban 1,5 m3

/óra földgáz terhelés, illetve kb. 170 millió kcal/m3

/óra fajlagos hőterhelés érhető el. Ilyen nagy hőterhelés csakis igen nagy égési-és reakciósebességgel lehetséges. A Selas-égoben a viszonylag nagy hőmérséklet ezeket biztosítja, de az égő szerkezete, pontosabban az az elv. hogy a rés alakú kiömlő nyílásokból kiáramló gáz levegőelegy lényegében érintőlegesen „ütközik" fel a csészén és hogy a kiömlés nem az egész terület mentén történik, nem biztosíthatja az égésnek a lehető legkisebb térfogatban való lefolyását, tehát a lehető legmagasabb égéstermék indulási hőmérséklete t és ezzel a lehető legjobb hőátadást. A találmány szerinti gázégő azt a célt tűzte ki, hogy a gáz-levegőelegy elégését a lehető legkisebb térfogatban biztosítsa és ennek következtében a lehető legmagasabb égéstermák indulási hőmérsékletet és a lehető legnagyobb hasznos hóesést, hőhasznosítást tegye lehetővé. A találmány szerinti gázégő e célt úgy éri el, hogy a gáz-levegőelegyet előbb egy konfuzorban felgyorsítja, és az így keletkező nagysebességű „fő-" gázsugarat egy kiszélesedő ún. örvénykamrába vezeti. Az örvénykamra fölött, célszerűen azonos anyagból és testből kiképezve olyan felületet helyezünk el, amely a gáz-levegőelegy nyalábot valamilyen irányban eltéríti. Az irányváltozás miatt az eltérítő felületen torlőnyomás keletkezik, amely a konfuzor kiömlő (legszűkebb) keresztmetszete mellett keletkező szívással együttműködve az elegy egy (,,mellék"-) részét — a konfuzorból kiáramló nyaláb két oldalán — visszavezeti. A leírt szerkezeti elemek hatásaképpen az egymással ellenkező irányban áramló „fő"- és „mellék" gázáram határfelületein örvények keletkeznek, amelyekben 0 sebességű gázrészecskék is vannak. Ezek stabilizálják az égést, amely a jó hőátadáshoz szükséges nagy áramlási sebesség miatt, különben nem lenne biztosítható; örvénykamra, illetve a torlóhyomást előidéző szerkezeti elem nélkül a láng a kiömlő nyílásokról, illetve a csészéről egyszerűen „elszállna". A stabilitás — a lángnak térben és időben egy helyen való biztosítása — más úton úgy is biztosítható, hogy a gáz-levegőelegyet két részre bontjuk és e két elegy áramot bizonyos szög alatt ütköztetjük. Az ütközés következtében ugyancsak örvények, tehát Q sebességű részecskék is keletkeznek, amelyek az égést stabilizálják. Ha ezt a megoldást úgy készítjük el, hogy az egyik gázáramot ugyancsak konfuzorból örvénykamrába áramoltatjuk és a két rész gázáram efölött ütközik, akkor a törlőnyomás és az egyik gázáram körül a fent leírt módon keletkező szívás, illetve a két gázáram ütközésekor keletkező örvények együttesen ugyanazt a hatást keltik, mint azt fentebb már leírtuk. A stabilitás biztosításának utóbb leírt módja kivitel szempontjából' bonyolultabb, mint az első és a két ütköző gázáram impulzus vesztesége miatt némileg kisebb áramlási sebességet biztosít a csésze felülete mentén, ami a hőátadást valamennyire rontja. A találmány új műszaki hatást biztosít: egyrészt az örvénykamra fent leírt hatása következtében az égést a korábban ismeretes égőkhöz képest igen meggyorsítja, ami az égési hőmérsékletet emeli, a hasznosítható hóesést pedig növeli, másrészt azért, mert a gáz-levegőelegy az örvénykamrából az egész kerületen ömlik ki, nem pedig réseken, ami az égés térigényét ismételten csökkenti. A találmány tehát a „Selas" égő hátrányaitól mentes, új megoldású keramikus sugárzóégő, melyet két példaképpeni kiviteli alakjában a csatolt rajzok szemléltetik és azokkal kapcsolatos alábbi leírás ismertet. Az 1. ábrán hossztengelye menti metszetében látható sugárzó égőhöz alulról a nyíl irányában érkezik a kemence hevítésére való gázlevegőáram, mely az égő betétjének —1— szárát körülvevő, konfuzorszerűen szűkülő —2— térben felgyorsul. A konfuzort elhagyó nagysebességű (kb. 150—200 m/sec) elegyáram az égő —3-— csészéje és a betét —4— törzsrésze között kialakított —5— örvénykamrába áramlik. Az elegyáram a betét —6—• fejrészének a fenekén körben feiütközik és már égő állapotban áramlik a —6— fej és a csésze közötti —7— résen át a csésze felülete mentén a kemencetérbe. A tüzelőanyag-elegy fenti áramlási útját és tereit az 1. ábra részleteként nagyított léptékben a 2. ábra mutatja. A —2— konfuzorból az elegyáram nagy sebességgel lép be az örvénylöhatás létesítése céljából kiszélesített —5— kamrába és miközben azon körgyűrűszerű nyalábban áthalad, az örvénykamra alján szívóhatást létesít. Az elegyáram a —6— fej fenekén felütközve ott torlónyomást okoz. A torlónyomás és a szívóhatás következtében az 5 térben állandó nyomáskülönbség ébred. (Az ábrán a -J- és —- jelek erre utalnak.) A nyomáskülönbség hatására a 10 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2