ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДОГРЕВА ГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В КОРПУСЕ ГОРЕЛКИ С ТЕПЛОВЫМ РАССЕКАТЕЛЕМ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Рассмотрены основные тепловые процессы, происходящие при эксплуатации газогорелочного устройства бытового назначения. Одной из важных функций, выполняемых газогорелочным устройством, является подготовка топлива для последующего сжигания. Эффективность и качество протекания процесса горения напрямую зависит от значения температуры газовоздушной смеси. Так как повышение температуры смеси способствует интенсификации процесса горения, при проектировании газогорелочных устройств полезным является определение температуры газовоздушной смеси внутри корпуса горелки. Предложено решение, позволяющее повысить эффективность газогорелочного устройства за счёт интенсификации предварительного подогрева от теплового рассекателя к газовоздушной смеси внутри корпуса газовой горелки. Установлено, что размещение теплового рассекателя в центральной части с внутренней стороны крышки позволяет уменьшить область застойной зоны при движении потока газовоздушной смеси, а коническая форма теплового рассекателя оказывает минимальное сопротивление движению потока газовоздушной смеси внутри газовой горелки, кроме того, боковая поверхность теплового рассекателя дополнительно увеличивает площадь теплообмена. Получено выражение для расчёта средней температуры газовоздушной смеси на выходе из огневых отверстий газовой горелки.

Ключевые слова:
предварительный подогрев, газовоздушная смесь, тепловой рассекатель, теплообмен, горение, газовая горелка
Список литературы

1. Статистический сборник. ТЭК России – 2019. Выпуск – июнь 2020 : сайт. Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации. URL: https://www.ac.gov.ru/publications/topics/topic/13700 (дата обращения 18.05.2021)

2. Годовой отчет ПАО «Газпром» за 2019 год.: сайт. ПАО «Газпром». URL: https://www.gazprom.ru/investors/disclosure/reports/2019/ (дата обращения 18.05.2021)

3. Bantu A.A, Nuwagaba G., Kizza S., Turinayo Y.K. Design of an Improved Cooking Stove Using High Density Heated Rocks and Heat Retaining Techniques // Journal of Renewable Energy. 2018. Pp. 1–9 DOI.org/10.1155/2018/9620103

4. Decker T.J. Modeling tool for household biogas burner flame port design, A TJ Decker -CSU Theses and Dissertations // Colorado State University. Fort Collins, Colorado, 2017. 95 p.

5. Turns S.R. An Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd Edition // WBC McGraw-Hill. New York, 2012. 754 p.

6. Le Corre O. and Loubar К. Natural Gas: Physical Properties and Combustion Features // Engineering & Technology, Physical Sciences. 2010. Pp. 39–70

7. Hull S. et al Guidebook to Gas Interchangeability and Gas Quality // Published by BP in association with the IGU. Brussels, 2011. 156 p.

8. Jugjai S., Rungsimuntuchart N. High efficiency heat-recirculating domestic gas burners // Experimental Thermal and Fluid Science. 2002. Том. 26. №. 5. Pp. 581–592 DOI:10.1016/S0894-1777(02)00164-4

9. Aroonjarattham P. The Parametric Studied of High Pressure Gas Burner Affect Thermal Efficiency // Engineering journal 2016. Том. 20. № 3. Pp. 33–48 DOI:10.4186/ej.2016.20.3.33

10. Khan M. and Saxena A. Performance Of LPG Cooking Stove Using Different Design Of Burner Heads // International Journal of Engineering Research & Technology. 2013. Том. 2. № 7. Pp. 656–659/

11. Dahiya D., Singh L.R. and Bhatia P. Improvement of the Domestic LPG Cooking Stoves // A Review Indian Journal of Science and Technology. 2016. Том. 9. № S1. Pp. 1–8 DOI: 10.17485/ijst/2016/v9iS1/105856

12. Huda Z. Metallurgy for Physicists and Engineers. Fundamentals, Applications, and Calculations // Engineering & Technology, Physical Sciences. London, 2020. 360 p.

13. Yang Y.T. and Tsai S.Y. Numerical study of transient conjugate heat transfer of a turbulent impinging jet International // Journal of heat and mass transfer. 2007. Том. 50. № 5–6. Pp. 799–807 DOI.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.08.022

14. Xin Liu, Gabour L.A., Lienhard V.J.H. Stagnation-Point Heat Transfer During Impingement of Laminar Liquid Jets: Analysis Including Surface Tension // Journal of Heat Transfer. 1993. Том. 115. Pp. 99–105 DOI:10.1115/1.2910677

15. Nakoryakov V.E., Pokusaev B.G., Troyan E.N. Impingement of an axisymmetric liquid jet on a barrier // Int. J. Heat Mass Transfer. 1978. Том. 21. № 9. Pp. 1175–1184 DOI.org/10.1016/0017-9310(78)90136-9

16. Тененев В.А., Губерт А.В., Михайлов Ю.О., Корепанов М.А. Исследование процессов в газовых горелках для бытовых плит // Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН «Химическая физика и мезоскопия» Ижевск. 2010. Том: 12. № 1. С. 45–53

17. Suslov D.Y., Ramazanov R.S., Temnikov D.O., Lobanov I.V. 2019 Development and research of low pressure injection burner for biogas combustion. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2019 (Belorgod: Institute of Physics Publishing) Том. 552. Pp. 012031 DOI.org/10.1088/1757-899x/552/1/012031

18. Суслов Д.Ю., Рамазанов Р.С. Моделирование сжигания биогаза в инжекционной горелке с тепловым рассекателем // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород : Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова. 2020 № 4. С. 40-47 DOI: 10.34031/2071-7318-2020-5-4-40-47

19. Yunus A. Heat transfer. A Practical Approach. Second Edition // WBC McGraw-Hill. New York, 1998. 1006 p.

20. John H.,. Lienhard I.V., John H., Lienhard V. A heat transfer textbook, 5th edition // Phlogiston Press. Cambridge, 2019. 784 p.

21. Kelleher M.D. et al Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics // Elsevier. Amsterdam, 1993. 1864 p.

22. Viskanta R. Heat Transfer to Impinging Isothermal Gas and Flame Jets // Experimental Thermal and Fluid Science. 1993.Vol. 6. № 2. Pp. 111–134. DOI.org/10.1016/0894-1777(93)90022-B

23. Kuznetsov V.A., Trubaev P.A. Convective heat transfer in the near-wall turbulent gas stratum // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 2019 (Belorgod: Institute of Physics Publishing). Том. 552. Pp. 012005 DOI:10.1088/1757-899X/552/1/012005

24. Geers L.F.G., Tummers M.J., Bueninck T.J. and Hanjalic K. Heat transfer correlation for hexagonal and in-line arrays of impinging jets // International journal of heat and mass transfer. 2008. Том. 51. № 21–22. Pp. 5389–5399 DOI.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.01.035

25. Gardiner W.C.Jr. (Ed.) Gas-Phase Combustion Chemistry 2nd Edition // Springer. Dordrecht, 1999. 539 p.

26. Raju K.S.N. Fluid mechanics, heat transfer, and mass transfer // Chemical engineering practice. John Wiley & Sons Limited. New York, 2011. 750 p.

27. Penumadu P.S., Rao A.G. Numerical investigations of heat transfer and pressure drop characteristics in multiple jet impingement system // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 110. Pp. 1511–1524. DOI:10.1016/j.applthermaleng.2016.09.057