Вихревой Смеситель с Трубкой Букреева (ВСБ)
отопительная печь с ВСБ
Что мы хотим получить?
От смесителя в печи требуется хорошенько перемешать до однородного состояния рабочую смесь газов и турбулентности добавить - все это способствует расширению фронта пламени. «Достаточно быстрое сгорание, при котором скорость пламени достигает сотен м/сек, происходит при турбулизации газовой смеси и соответственно, при турбулизации фронта пламени. Турбулизация вызывает значительное разрастание фронта пламени, ускорение теплообмена между продуктами сгорания и исходной смесью и, соответственно, горения.» [1]
По это причине, смесители могут быть любой конструкции, но лучше если турбулентность, вызванная в смесителе, приобретает устойчивые вихревые формы. Почему? У вихря, как у вращающегося гироскопа есть свойства прецессии, которое заставляет его перемещаться перпендикулярно действующей силе. Например, сила трения о стенку заставляет вихрь еще быстрее двигаться вдоль по поверхности. Понятно, что такая структура более активна и жизнеспособна.
Какую модель возьмем?
Известен смеситель Трубка Букреева - по имени автора В.С.Букреева, предложившего эту конструкцию применительно к карбюратору. Схема его такая:
Автор пишет : «На схеме раздельно приведены две детали приставки карбюратору, являющиеся двумя цилиндрами, приведённых на схеме размеров (направление потока показано зелёной стрелкой). Между собой они соосно соединяются на прихватках тремя (а можно и четырьмя) отрезками электродов. От нижнего среза внутреннего цилиндра до нижнего среза внешнего цилиндра 5 мм. И этих 5 мм за глаза хватает для формирования вихря Бенара. Для создания противотока площадь входа во внутренний цилиндр меньше площади сечения внутреннего цилиндра. Экспериментально получено, что приставка удовлетворительно работает, если это отношение находится в пределах 1,6-1,7. Также экспериментально было получено, что зазор между цилиндрами должен находиться в пределах 26-30 мм. Мы используем 28 мм. Общая высота приставки 28 мм. Но приставка должна работать и при высоте порядка 10 мм (если для формирования вихря хватает 5 мм, то для подготовки потоков также должно хватить 5 мм; мы не проверяли). Приставка проверялась на разных моделях «Жигулей». И везде она продемонстрировала свою работоспособность. Несколько повышается мощность двигателя, в связи с чем улучшается и приёмистость. На ВАЗ-2101 проверялся и расход топлива. На трассе от Бийска до Томска на скорости 100-110 км/час расход составил 6,5 л. В городском режиме в бак заливалось по 10 л. И 10 л хватало на 117, 118, 120, 123 км. Без приставки же на 10 л автомобиль проехал 96 км. Т.е. экономится порядка 20% бензина. Проверялась приставка и на «Оке». Испытания показали, что двигатель «Оки» с приставкой изредка «стреляет». Т.е. требуется регулировка опережения зажигания» [2]
Как реализована идея
Если происходит образование вихря в трубке для карбюратора, то какая разница, если это будет в камере топливной (КТ) или в камере дожига (КД)? Природа не делает исключения. Нужно только придумать, как это сделать с сохранением всех соотношений – в том и есть вся тонкость – площади по которым идет течение соотносятся в пропорции золотого сечения.Рассмотрим такую модель:
Схему образования вихря можно представить себе здесь так:
А с учетом того, что мы ожидаем увидеть вихрь, то он как гироскоп под действием силы трения начнет прецессировать – вращаться по окружности (насколько этому не помешает геометрия смесителя)
Вот и модель на основе такого смесителя.
Внешний вид
А здесь прямая ссылка на скачивание 3-d модель в программе SketchUp
Подтопочное пространство используем для предварительного нагрева воздуха и заполняем рассечками
Вместо колосника - глухой под
Подача воздуха в КТ через 4 щелевых вихревых сопла
Между огнеупором в КТ и керамическим кирпичом шов в 20мм
В КД используем ВСБ
В этой модели можно, при необходимости, увеличить функционал, вставив в районе верхнего смесителя хлебную дверку, заодно и понаблюдать за процессом.
Предистория этого вопроса записана здесь
ЛИТЕРАТУРА
1. В.И.Говоров, В.М.Плотников, Е.В.Каратай – г.Темиртау: КГИУ, 2007 г. Теоретические основы горения и взрыва (7.4. Факторы ускорения горения)
2. Статья «Смесители». В.С.Букреев, 2011
Назад
