Горелка Mecker Принцип на работа и предимства на устройството
Какво е горелка Mecker
Първо, нека установим какво представлява горелката Mecker. Предлага се следното определение:
Мекеровата горелкае устройство с инжектор, монтиран в метална тръба с отвори за подаване на въздух, която има вход за газ от едната страна и перфорирана дюза от другата страна.
Устройство за горелка Mecker
Фигура 1 показва устройството за горелка Mecker
Горелката е със стойка (поз.1). През фитинга (поз.2) газът постъпва в инжектора (поз.3). Излизайки от дюзата (поз.4) на инжектора, газът създава вакуум в горелката над дюзата и през отворите (поз.5) се засмуква атмосферен въздух в горелката. Получената газовъздушна смес постъпва в горната част (поз.6) на тръбата на горелката. По-нататък газовъздушната мрежа преминава през дюзата с канали (поз. 7) и напускайки дупките (поз. 8) на тази дюза, когато се запали, образува пламък, състоящ се от множество отделни факли, равни по брой на броя на отворите в дюзата.
Дюзата може да бъде изработена от метал или керамика. Дължината на вътрешните канали в дюзата може да достигне 8 mm.
Фигурата отляво показва модерния дизайн на горелката Meker mod.59 (60), доставена на вътрешния пазар от компанията FIRMA BST-3 LLC (Москва).
Спецификации
- Вътрешен диаметър на дюзата на горелката Ø 25 mm
- Дължината на каналите в дюзата.. 8 мм
- Брой канали в дюзата.. 41 бр
- Материал на дюзата.. метал или керамика
- Модел 59 (за природен газ)
- Максимална топлинна мощност, W. 1070
- Максимален разход на газ, l/h. 108
За предимствата на керамичната дюза
В най-новите модели вместо перфорирана метална дюза е монтирана огнеупорна керамична дюза, чийто изглед е показан на фиг. 3. Използването на керамика се дължи на факта, че има по-добри термични свойства в сравнение с метала. Така че топлопроводимостта на керамиката е с два порядъка по-малка от тази на метала. В резултат на това при продължителна работа топлината от вложката не се предава към тялото на горелката.
Относно липсата на пламък
За всеки газ има критичен размер на отворите, през които пламъкът на този газ не се разпространява. За природен газ (метан) тази стойност е Ø2,9 mm, за пропан Ø2,2 mm.
В горелката Meker изходните отвори на каналите на дюзите обикновено са направени така, че да не надвишават горните критични стойности и ако това се спазва, тогава няма да има обратна реакция в горелката.
Обикновено размерите на изходните отвори са равни на не повече от Ø2 mm, което елиминира обратното връщане на пламъка в горелката както за метан, така и за пропан.
Трябва да се отбележи, че предотвратяването на обратното връщане на пламъка в горелката зависи главно от изходните размери на каналите на дюзите и много по-малко от тяхната дължина. Ето защо перфорираните дюзи от тънък метален лист са намерили широко приложение в горелката Mecker. Възможно е и използването на метална мрежа. Въпреки това, поради ниската механична якост, използването на решетки не е широко разпространено в съвременните конструкции на тази горелка.
По този начинлипсата на пламък в горелката Mecker е едно от нейните важни предимства
Предимствата му обаче не свършват дотук и затова ще отидем по-далеч и ще разгледаме подробно другите предимства на тази уникална горелка.
Повече за предимствата на горелката Mecker
За да разберем предимствата на горелката Mecker пред горелката Bunsen или Teklu, ние вземаме предвид, че максималната температура на пламъка в тези горелки се появява само в малка част от горната зона в тесния край на пламъка.
За да се увеличи площта на пламъка с максимална температура, е необходимо да се увеличи размерът на пламъка. Но въпросът е как да го направим. Размерът на пламъка зависи от изхода на горелката. Ако трябва да увеличим площта на пламъка 10 пъти, тогава вътрешният размер на тръбата на горелката трябва да се увеличи 10 пъти. И ако 50 пъти. Ясно е, че по този начин е нереалистично да се увеличи площта на пламъка с висока температура.
Друг начин за увеличаване на площта на пламъка е групирането на няколко горелки Bunsen (например 4 броя) в едно цяло. В този случай тръбите на горелката са разположени възможно най-близо една до друга. Такива дизайни се предлагат на пазара. Такава конструкция обаче изглежда тромава и цената на такъв горивен блок е пропорционална на броя на горелките, комбинирани в такъв блок.
Този проблем е елегантно решен в горелката Mecker. В тази горелка се създават няколко десетки малки факли. Тъй като максималната температура в главата на факела не зависи от неговия размер, се образува голяма зона на максимална температура, състояща се от много малки отделни факли.
Това обяснява защо в горелката Mecker продуктите се нагряват почти до изхода на горелката. Въпросът е, че индивидътфаклите са малки по височина, но заедно образуват голяма зона на интензивно нагряване.
По същество има толкова много отделни горелки, които горят в горелката Mecker, колкото канали има в дюзата.
По-долу има пламък на горелка Mecker.
Ако сравним пламъците на горелките Bunsen и Mecker, тогава горелката Bunsen образува голям син конус. В горелката Mecker няма такъв конус, но има повече отделни малки пламъци с ярко син цвят, като всеки пламък съответства на една от многото клетки на дюзата на горелката. Всяка отделна факла е с височина около 2-5 мм. в зависимост от диаметъра на каналите в дюзата.
Тъй като отделните факли на горелката Mecker са малки, практически е невъзможно да се извърши каквато и да е настройка на тези отделни пламъци. Поради това в горелката Mecker липсват както устройства за управление на подаването на въздух, така и клапан за гладко регулиране на подаването на газ. Вярно е, че някои горелки Mecker, предлагани на вътрешния пазар, имат вентили за подаване на газ, монтирани на горелката, но е по-вероятно тези клапани да спрат газовия поток към горелката, а не да извършват каквито и да било операции по настройка.
И последно по тази тема. Горелката Mecker е многофакелна горелка, а при многофакелните горелки, както е известно, стабилността на горенето се увеличава поради взаимното влияние на пламъка от отделни факли. Под стабилност на горенето се разбира и наличието на условия, които предотвратяват отделянето на пламъка.
По този начин в горелката Mecker също се изключва пламъкът на пламъка и се предотвратява отделянето му. А това е много важно за практиката.
За температурата на пламъка в горелката на Мекер
Сега защо пламъкът на горелката на Мекер има по-висока температура от пламъка на горелката на Бунзен.
INГорелката на Бунзен има единичен по-голям пламък, през чиито странични повърхности се отвежда до 40% от топлината, отделена при изгарянето на газ. Топлината се отвежда в околната атмосфера.
В пламъка на горелката Mecker няма толкова значителна загуба на топлина през страничната повърхност на всяка отделна факла, тъй като, първо, площта на всяка факла е много по-малка и, второ, топлината се подава към повърхността на всяка факла от съседни факли, разположени в непосредствена близост. Това дава възможност да се намалят загубите на топлина при горене в горелката Mecker с около 25% в сравнение с пламъка на горелката Bunsen.
Освен това, след началото на работата на горелката, дюзата се нагрява и газовъздушната смес, преминавайки през каналите на дюзата, повишава температурата си. По същество газовата смес се нагрява, което води до увеличаване на енталпията на горящия газ, а с това и до повишаване на температурата на горене на газа и в резултат на това до увеличаване на скоростта на горене.
На практика това означава, че с повишаване на температурата на газовъздушната среда се увеличава скоростта на химическата реакция на горене и количеството топлина, генерирана за единица време, също се увеличава. В същото време е ясно, че колкото по-дълъг е каналът в опаковката, толкова повече топлина ще бъде прехвърлена към газовъздушната среда.
В резултат (по-ниски топлинни загуби и повишена скорост на горене) температурата на пламъка в горелката Mecker е по-висока, отколкото в горелката Bunsen.
Разбира се, общото количество топлина, което се отделя от изгарянето на газ, както в горелката на Бунзен, така и в горелката на Мекер, не зависи от конструкцията на горелката, а се определя само от скоростта на газовия поток за единица време и топлината му на изгаряне, но ефективността на използване на топлината, получена от изгарянето на газ в горелката на Мекер, е по-висока.
Или, казано технически, ефективността на горелката Meckerпо-висока от тази на Бунзенова горелка.
И каква е действителната температура в пламъка на Мекер горелката. Снимките на разпределението на температурата, които се дават в публикациите, са много условни. Почти винаги се дават данни за адиабатната температура на пламъка, т.е. при липса на загуби на топлинна енергия в околната среда или външни обекти. Тази температура се изчислява аналитично на базата на термодинамични закони.
По отношение на практическите методи за измерване на температурата, а именно измерване на термодвойка, получените данни не могат да бъдат точни, тъй като въвеждането на термодвойка в пламъка може да доведе до нарушаване на структурата на пламъка. В допълнение, термодвойката произвежда температура от 100-200 градуса. Целзий по-малко. Това се дължи на факта, че при измерване с термодвойки грешките са неизбежни поради отвеждането на топлина към студените краища на термодвойките, топлинните загуби, използвани за нагряване на самата термодвойка, и други топлинни загуби.
В крайна сметка, потребителят на горелката не се интересува от температурата в различните части на пламъка, а каква температура може да получи при използване на горелката за конкретни технологични операции. Така че директните измервания с термодвойка на максималната температура на пламъка на горелката Mecker са 1180 градуса. Целзий. Добавете 100-200 град. (вижте по-горе) и ще получите действителната температура на пламъка.
Практически препоръки
Въз основа на гореизложеното става ясно, че най-предпочитаната горелка в лаборатории и тестови и технически центрове е горелката Mecker. Тази горелка, както беше споменато по-горе, превъзхожда по своите технически характеристики както горелката Bunsen, така и горелката Teklu. Но тук може да се чуди защо тези горелки все още не са широко използвани в лабораторната практика. Отговорът е лесен. В продажба има твърде малко модели от тези горелки. През последните няколко години е вярноГорелките Mecker започнаха да се появяват на вътрешния пазар и затова трябва да знаете на какво трябва да обърнете внимание, когато ги купувате.
По-долу са някои практически препоръки, които трябва да ръководят покупката на горелки Mecker.
- Обърнете внимание на дебелината на вложката. Колкото по-дебел, толкова по-добре.
- Отворите за вмъкване не трябва да надвишават 2 mm в диаметър.
- Предпочитаният материал за вложка е керамика.
- Не е необходимо горелката да има вентили за контрол на газовия поток и устройства за контрол на въздуха.
- И разбира се, горелката трябва да има технически паспорт.