Interested Article - Горелка

Горелка — устройство, обеспечивающее устойчивое сгорание топлива и возможность регулирования процесса горения.

Обеспечивает испарение (для жидкого топлива), смешивание с воздухом или другим окислителем, формирование факела и распределение пламени .

По способу смешивания топлива и окислителя горелки подразделяются на горелки внутреннего (предварительного) смешивания и горелки наружного смешивания. В горелках внутреннего смешивания топливо и окислитель смешиваются внутри корпуса горелки, а в горелках наружного смешивания — вне его.

По назначению горелки делят на сварочные , осветительные и нагревательные , по типу используемого топлива — газовые , на жидком топливе , комбинированные , по способу подачи окислителя — атмосферные и с подводом окислителя . Также горелкой иногда называют герметичную колбу дуговой лампы , в которой происходит разряд.

История

Первыми горелками были очаги и факелы . В дальнейшем очаг эволюционировал в печь ( Дан. ) с топкой , а факелы стали заменяться фитильными масляными светильниками ( лампады : греч. λαμπάδας — Мф. ). В 1844 году появилась кофеварка Габет . В 1853 году появились более яркие керосиновые лампы , которые также содержали горелки. В 1892 году горелки стали использоваться в примусах . В XIX веке также появились газовые плиты . Описывая устройство воздушного шара, Жюль Верн в романе Пять недель на воздушном шаре (1863) также описывает кислородно-водородную горелку- шалюмо (10 гл.), "температура которой выше температуры кузнечного горна ". В XX веке ограниченное применение имел содержащий горелку керогаз .

Сварочные горелки

Сварочная горелка предназначена для получения газосварочного пламени для нагревания и расплавления металла. Каждая горелка имеет устройство, позволяющее регулировать тепловую мощность, состав и форму сварочного пламени. При этом под тепловой мощностью горелки понимают количество теплоты, образующийся в результате сжигания топлива в единицу времени. Состав и форма сварочного пламени определяются соотношением горючего газа и окислителя (например, ацетилена и кислорода).

Сварочные горелки подразделяются следующим образом:

по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру — инжекторные и безынжекторные;
по роду применяемого горючего газа — ацетиленовые , для газов-заменителей, для жидких горючих и водородные ,
по назначению — на универсальные ( сварка , пайка , наплавка ) и специализированные (выполнение одной операции);
по числу пламени — однопламенные и многопламенные;
по мощности пламени — малой мощности (расход ацетилена 25—400 дм3/ч), средней мощности (400—2800 дм3/ч), большой мощности (2800 —7000);
по способу применения — ручные и машинные.

Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени.

Инжекторная горелка — горелка, в которой одна из сред, необходимых для горения, инжектируется другой средой. Например, подача горючего газа в смесительную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла . Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелки данного типа — инжекторными. Для нормальной работы инжекторных горелок необходимо, чтобы давление кислорода было 1,5—5 кгс/см2, а давление ацетилена значительно ниже — 0,01—1,2 кгс/см2.

Безынжекторная горелка — горелка, в которой горючий газ и подогревающий кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,5—1,0 кгс/см2. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки.

Осветительные горелки

Горелки осветительные — устройства, использующие световое излучение, возникающее при горении топлива, для целей освещения. Широко использовались для наружного и внутреннего освещения до изобретения электричества. В настоящее время имеют ограниченное применение.

Обычно предпочтение отдают тем осветительным горелкам, у которых расход горючего материала в единицу времени для получения одной и той же силы света , например, 1 кандела является наименьшим. Сила света пламени зависит от природы горючего вещества и от условий горения, главным образом от количества воздуха, участвующего в горении, температуры и давления окружающей среды и положения пламени (направления вверх или вниз, горизонтальное или наклонное).

Осветительные горелки, в которых в качестве топлива используют газ, подразделяются на четыре основных типа: с открытым пламенем, аргандовые , регенеративные и накаливания.

Применялись два вида осветительных горелок с открытым пламенем. Это прежде всего горелки, реализующие принцип двойного пламени, образующих совместное пламя в виде рыбьего хвоста. Такие горелки имели два рожка для выхода газа, установленных на отдельных опорах на некотором расстоянии друг от друга под углом 90 град.. В последних моделях рожки имели головки с продольно расположенными отверстиями. Реже, как менее экономичные, применялись разрезные горелки, у которых пламя проходило через узкую щель в каолиновом наконечнике и принимало форму крыла летучей мыши. Горелки "рыбий хвост", как дешевые, простые и способные обеспечить практически полное сгорание газа использовались для внутреннего освещения. Такая горелка расходовала 80-110 литров газа в час и создавала силу света, равную свечению девяти спермацетовых свечей.

Там, где необходимо было иметь больше света, при меньшем в сравнении с разрезными горелками расходе топлива, употреблялись круговые или аргандовые горелки . Эта горелка изобретена французский физиком Аргандом (1755—1803) для масляных ламп, затем была применена для газа. Эта горелка имеет кольцеобразную форму, изготовленную из каолина или фарфора, с рядом мелких отверстий, из которых поступает газ. Горение происходит у каждого отверстия собственным пламенем, но при этом отдельные языки пламени, соприкасаясь наружными краями, образовывают общее цилиндрическое пламя. Новым в этой горелке было то, что было предложено один поток воздуха направить внутрь кольцевого пламени, а второй снаружи пламени за счет тяги, создаваемым ламповым стеклом. Такая конструкция обеспечивала сильный поток воздуха в горелку. Горелка Арганда при расходе газа примерно 140 литров в час создавало силу света, равную свечению 15 спермацетовых свечей.

Регенеративные осветительные горелки имеют регенератор, в котором осуществляется подогрев воздуха для горения продуктами сгорания. Однако при довольно ярком пламени (более 60 свечей) расход газа также очень велик. Имеется много конструкций таких горелок [Буцке, братьев Сименс, Шульке (J.Shulke) и др.], но общим является то, что в этих горелках газ горит в предварительно разогретом до высокой температуры воздухе.

Последним фундаментальным улучшением конструкции осветительных газовых горелок была разработка горелки накаливания, патент на которую получил Карл Ауэр фон Вельсбах в 1885 году. Суть изобретения состояла в том, что в горелку помещалось инородное тело, которое при нагревании излучало яркий свет. В качестве инородного тела была применена специальным образом изготовленная калильная сетка , которая помещалась в пламя горелки. Это позволило значительно увеличить яркость свечения горелки за счет более полного сгорания топлива и свечения самой сетки. Для изготовления этой сетки хлопчатобумажная ткань пропитывалась смесью из 99% азотнокислого тория и 1% азотнокислого церия , затем сжигалась, а оставшаяся тонкая структура, имеющая вид сетки, помещалась в смесь, содержащую коллодий , серный эфир , камфару и касторовое масло . После такой обработки сетка приобретала способность ярко светиться в нагретом состоянии. Сила света такой горелки соответствует сегодняшней 50 ватной лампе накаливания . По мере использования сила света в горелке уменьшается. Такие горелки были настолько эффективны, что продолжались использоваться еще долгое время после изобретения электрического освещения. Даже в начале XXI века портативные калильные горелки ещё пользуются популярностью у туристов.

Нагревательные горелки

Горелка наполняет горячим воздухом монгольфьер

Основное назначение нагревательных горелок это сжигание топлива в среде атмосферного воздуха для обеспечения требуемого уровня теплопередачи . В качестве газообразного топлива для нагревательных горелок широко используются природный газ и сжиженные углеводородные газы . В качестве жидкого топлива в основном применяются бензин , керосин и этиловый спирт .

Газовые горелки для нагревания так устроены, что газ перед сгоранием предварительно смешивается в них с таким объёмом воздуха, который необходим для полного сгорания. Пламя получается почти бесцветное и наивысшей температуры. Наиболее просто устроена обыкновенная лабораторная бунзеновская горелка . Газ вытекает из сопла инжектора, находящейся у основания горелки; на неё надета более широкая и длинная трубка с отверстиями по бокам для притока воздуха.

Примером простейшей нагревательной горелки для жидкого топлива является спиртовка .

Нагревательные горелки имеют множество применений (для лабораторн., кухонных целей, отапливания комнат и пр.).

Плазменные горелки

Плазменные горелки — генераторы проточной плазмы , напр., в потоке аргона (см. Плазмотрон ).

Горелки газовые автоматические с принудительной подачей воздуха

К газовым автоматическим горелкам с принудительной подачей воздуха относятся горелки, оборудованные системами и устройствами, обеспечивающими автоматический пуск, перевод в рабочее состояние, контроль параметров и выключение горелок, при этом воздух в горелки подается дутьевым устройством (например, вентилятором). Применяются на котельных установках, например на автоматизированных котельных .