Лекции по "Теплотехнике"

Понятие цепных реакций  было введено в науку немецким ученым Максом Боденштейном в 1913 г. Поскольку первая изученная им цепная реакция — соединение хлора с водородом — происходит только на свету, ее назвали фотохимической. Фотохимический закон сформулировал Альберт Эйнштейн, по которому поглощение фотона (частицы света) молекулой реагирующего вещества может сделать ее активной. После фотохимических реакций были открыты некоторые другие виды цепных реакций (окисление водорода, фосфора, серы, углеводородов и др.), в которых число свободных радикалов оставалось постоянным, а начинало возрастать. Такие реакции получили название разветвленных цепных реакций. Именно их и выбрал в качестве объекта научного исследования Н.Н. Семенов.  

Отправной точкой послужило изучение твердых диэлектриков - материалов с низкой электропроводностью. Оказалось, что при определенных условиях такие вещества все же “пробиваются»  электрическим током. Наблюдение за этим явлением подтолкнуло ученого  к работе над теорией горения, что, в свою очередь, заставило его  взглянуть по-новому на положения  классического учения о скоростях  химических реакций. Оценивая результаты реакции окисления паров фосфора, Н.Н. Семенов обнаружил, что при  добавлении незначительного количества кислорода к газовой смеси  начиналась бурная реакция “мертвая” (т.е. находящаяся в состоянии  относительного покоя) газовая смесь  отвечала на введение кислородного реагента ослепительной вспышкой. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что подобную реакцию вызывает и добавление, инертного  газа – аргона. Изменение диаметра сосуда, в котором проходила реакция, также способствовало усилению химических процессов. В результате кроме критического объема кислорода и аргона было выявлено действие критического диаметра. Н.Н. Семенов  пришел к выводу, что за счет этих факторов химические реакции могут  ускориться вплоть до взрыва. В процессе реакции выделяется тепло, которое  при определенных условиях не успевает выйти из зоны реакции и повышает температуру реагентов. Вследствие этих причин реакция протекает ускоренно, и при выделении достаточно большого количества тепла взрыв становится неизбежным.  

Таким образом, теория цепных реакций послужила основой  для развития теории трения и взрывов. Работы Н.Н. Семенова дали объяснение ряду таинственных явлений, обнаруженных Клодом Луи Бертолле, Якобом Вант-Гоффом и другими химиками. На основе проведенных исследований Н.Н. Семенов опубликовал монографию «Цепные реакции». Под названием «Химическая кинетика и цепные реакции» она была издана в Англии, где над аналогичной проблемой работал профессор Оксфордского университета С. Хиншелвуд.  

В начале 1940-хгг. советские ученые Ю.Б. Харитон и Я.Б. Зельдович на основе исследований, проведенных Н.Н. Семеновым, выявили механизм протекания цепной ядерной реакции. Это послужило поводом для того, чтобы привлечь Институт физической химии вместе с его руководителем к разработке «Атомного проекта». Участие в создании «уранового щита» не только спасло ученому жизнь, но и привело к возникновению нового направления в науке — неравновесной химической кинетики. 

2.5 Устройства для  сжигания газообразного и жидкого  топлива. Классификация сжигающих  устройств. Устройства для сжигания  топлива: горелки, форсунки

ФОРСУНКИ  И ГОРЕЛКИ устройства, используемые для подготовки жидкого топлива  к горению, которая заключается  в доведении топлива до такого состояния, в котором оно легко  перемешивается с воздухом (окислителем). Для подготовки к горению топливо  измельчается путем распыления или  испаряется посредством нагревания. В соответствии с этим выделяют два  класса топливных форсунок - распыливающие и испарительные. Последние называются также горелками. Подготовленное топливо подводится в зону горения, причем форсуночное устройство должно обеспечивать одновременную подачу нужных количеств топлива и воздуха и их равномерное перемешивание. Автоматические топливные форсунки и горелки, которые используются, например, в системах отопления и бытовых теплонагревающих агрегатах, регулируются в соответствии с командами системы управления. Они поджигают перемешанную смесь топлива с воздухом и поддерживают горение до тех пор, пока от системы управления не поступит команда на отключение. Особенности применения. Топливные форсунки находят применение повсюду, где могут быть использованы нефтепродукты, пригодные для сгорания. Наибольшее применение топливные форсунки находят в теплоэнергетике и промышленных технологических процессах. При сгорании нефтепродуктов образуются газы, состоящие главным образом из двуокиси углерода, водяного пара и азота, которые химически неактивны и не оставляют золы. По этой причине топливные форсунки и горелки могут применяться в процессах тонкой химической технологии, связанных с подводом тепла. При использовании высокоэффективных топливных форсунок и подходящих топлив продукты сгорания, приходя в соприкосновение с пищевыми продуктами, не загрязняют их. Так, работающие на жидком топливе зерносушилки производят сушку большей части годового урожая зерна, причем в таких сушильных камерах получают более высококачественное зерно и с меньшей долей брака, чем зерно, подвергнутое сушке в естественных условиях. Распыливающие форсунки. Подготовка топлива в распыливающей форсунке представляет собой измельчение топлива и превращение его в аэрозоль. Существуют различные типы форсунок, из которых наиболее часто применяются пневматические струйные, вихревые и с вращающимся распылителем. Пневматические форсунки. В типичную систему подачи пневматического форсуночного устройства высокого давления входят воздушный нагнетатель, топливный насос, фильтр и клапан регулирования давления. При запуске системы насос выкачивает топливо из бака и через фильтр подводит его к клапану регулирования давления, который открывается, когда давление достигает заданного уровня (0,7 МПа), и топливо поступает в распылитель форсуночного устройства. Распылитель форсунки высокого давления имеет от двух до шести тангенциальных топливных каналов в зависимости от производительности агрегата. Через каналы топливо поступает в полость распылителя, закручивается и выбрасывается через сопло. Топливо распыливается, образуя туман из мелких капелек, и поступает в зону горения, куда подается и воздух. Искровое устройство воспламенения генерирует разряд, который воспламеняет смесь воздуха с топливом. При этом внутри камеры сгорания со стенками, изготовленными из жаростойкого материала, образуется факел пламени, а поток продуктов сгорания используется в соответствующей теплогенерирующей установке. Пневматические форсунки низкого давления по своей конструкции аналогичны вышеописанным, а их принцип действия до некоторой степени аналогичен работе краскопульта. Давление, при котором жидкое топливо поступает в распылитель, обычно не намного выше атмосферного. Форсунки с вращающимся распылителем. В таком форсуночном устройстве закручивание топлива осуществляется вращением корпуса распылителя. При выбрасывании топлива через радиальные сопла чашечного распылителя в воздушный поток образуется кольцевой плоский фронт пламени. В трубчатом распылителе топливо рассеивается параллельно оси форсунки и воздушного потока, образуя удлиненный факел. Форсуночные устройства этого типа обычно используются в промышленных установках. В зависимости от тепловой мощности агрегата расход топлива может составлять от нескольких литров в час до нескольких сотен и даже тысяч литров в час. Горелки. В форсунках испарительного типа (горелках) топливо перед сжиганием нагревается до испарения в капиллярных фитилях либо на металлической поверхности. Капиллярные горелки. В капиллярных горелках имеется регулируемый фитиль, помещенный в перфорированную металлическую оболочку. Нижний конец фитиля погружают в емкость с жидким топливом (керосином). Под действием капиллярных сил топливо поднимается к верхнему концу фитиля. Пламя от спички, поднесенной к концу фитиля, испаряет топливо и вызывает его воспламенение. Требуемый размер факела горения регулируется выдвижением фитиля. Горелки капиллярного типа наиболее широко используются в портативных нагревателях и в небольших печах для выпечки теста. Зажигание и регулирование пламени осуществляются вручную. Капсульные горелки. В горелках капсульного типа используется фитиль из асбестового волокна, имеющий трубчатую форму. Конец фитиля погружен в канал с жидким топливом. Оболочка каждого из этих каналов выполнена в виде капсулы из термостойкого металла; капсулы образуют блоки. Чтобы такая горелка начала работать, убирают заслонку, открывая доступ жидкому топливу из трубопровода в каналы горелки, и топливо насыщает фитильные трубки. Затем горелка зажигается, и постепенно внутри капсул аккумулируется тепло. Скорость испарения топлива при этом увеличивается, и пламя заполняет все пространство между капсулами, образуя сплошной фронт горения над ними. Наилучшим топливом для капсульных горелок также является керосин. Зажигание и регулирование пламени осуществляются вручную. Горелки бачкового типа. Горелки бачкового типа являются наиболее универсальными. Они не имеют фитилей с присущими им недостатками, менее чувствительны к качеству топлива и позволяют существенно расширить диапазон тепловой мощности. Такая горелка работает как перегонный куб, в котором подводимая жидкость, в данном случае топливо, испаряется, а пар горит. Горелки бачкового типа широко используются для поджигания топлива в печах и в системах автономного отопления небольших зданий. Зажигание и регулирование пламени в таких горелках могут осуществляться как вручную, так и автоматически. Управление и регулирование. Для регулирования работы форсуночного устройства распылительного типа, используемого в системах отопления и теплоснабжения жилых помещений, обычно применяют термореле, которое устанавливается внутри квартиры, ограничитель, которым оборудуется водонагревательный котел, и регулятор, который обычно размещают в вытяжной трубе на выходе из бойлера или печи. Эти три устройства представляют собой минимум средств, обеспечивающих удовлетворительную работу нагревательного устройства. Комнатный терморегулятор (термореле) служит для включения отопления, когда температура воздуха в помещении опустится ниже установленной нормы, и для выключения отопления после того, как температура становится нормальной. Иногда работа термореле управляется каким-либо программным устройством, которое задает экономичный режим работы системы отопления. Ограничитель следит за тем, чтобы давление или температура в водонагревательном котле или в топке не превышали допустимых значений. В системе парового отопления ограничитель реагирует на предельно допустимую величину давления, тогда как в воздушных или водяных системах отопления он реагирует на предельно допустимую величину температуры. Регулятор системы в первую очередь используется для включения и выключения нагревательной установки в соответствии с командами управления, поступающими от комнатного термореле или ограничителя. Он также обеспечивает безопасность работы системы, отключая ее в случае возникновения каких-либо неполадок. Например, если горелка не загорается, регулятор выключит установку. После этого включить систему можно будет только вручную, нажав на кнопку или повернув рычаг, управляющий горелкой. Точно так же, если факел горения будет выходить за пределы, соответствующие нормальному режиму работы, регулятор выключит горелку, и включить ее снова можно будет только вручную. Возможно, что эти меры предосторожности никогда не понадобятся, однако они имеют первостепенное значение, гарантируя безаварийное функционирование системы. Таким образом, регулятор системы является автоматом, гарантирующим безопасность ее эксплуатации: до тех пор, пока не будут обеспечены условия нормальной работы горелки, она не сможет начать работу. Горелки капиллярного и капсульного типов предназначены для индивидуального использования и редко оборудуются автоматическими регуляторами. Их включение и выключение, а также регулирование тепловой мощности также осуществляются вручную. Многие горелки бачкового типа также не имеют системы автоматического регулирования, однако некоторые более мощные, особенно те, которые оборудуются нагнетателями воздуха, снабжаются полностью укомплектованными системами управления и регулирования, включая устройство автоматического зажигания. См. также КОТЕЛ ПАРОВОЙ; ОТОПИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.

 
Важнейшим элементом топливной печи являются устройства для сжигания газа или мазута. Устройства для сжигания газа называют горелками, для распыливания и сжигания мазута – форсунками. И те и другие состоят из собственно горелки (форсунки) и огнеупорного горелочного туннеля, через который смесь воздуха и топлива поступает в печь. 
^

2.5.1 Горелки типа "труба  в трубе", конструкции ДМетИ, инжекционные и другие. Требования, которые предъявляются к горелкам и форсункам

 
1. Горелки  для сжигания газа 
 
Процесс сжигания топлива состоит из трех операций: смешивание топлива с воздухом, подогрев компонентов горения до температуры воспламенения и собственно химическая реакция горения. Самая медленная операция – смешивание компонентов горения. В зависимости от её организации различают конструкции газовых горелок: 1) с предварительным смешиванием газа с воздухом внутри корпуса горелки и 2) без предварительного смешивания. 
 
^ К горелкам с предварительным смешиванием относятся инжекционные (рис. 2.6а). В таких горелках воздух засасывается (инжектируется) в корпус под воздействием струи газа, выходящей с большой скоростью из газового сопла. Эти горелки не нуждаются в вентиляторах, а при работе на холодном воздухе и в воздухопроводах. К таким горелкам подводят только газ, их называют однопроводными в отличие от двухпроводных (или дутьевых) горелок, к которым подводят не только газ, но и воздушное дутьё по воздухопроводам. В корпусе-смесителе горелки происходит предварительное смешивание газа с воздухом. Газовоздушная смесь нагревается и сгорает в пределах длины горелочного туннеля. В печи нет видимого пламени. Поэтому инжекционные горелки называют беспламенными. 
 
Скорость выхода смеси из носика горелки в туннель должна быть больше скорости распространения пламени в готовой для горения смеси во избежание обратного «проскока» пламени в корпус горелки, что может привести к его прогару, если горелку своевременно не отключить. «Проскоки» пламени при малых расходах газа делают узким диапазон регулирования расходов газа в этих горелках. 
 
Подачу газа в горелку по сравнению с максимальной расчетной уменьшают не более, чем в 2-3 раза. Во избежание «проскоков» нельзя подогревать воздух и газ до высокой температуры, близкой к температуре воспламенения. 
 
Преимуществом инжекционных горелок является полное сжигание газа с небольшим коэффициентом расхода воздуха, близким к единице, вследствие хороших условий смешивания компонентов горения. 
 
На рис. 2.6б, 2.6в, 2.6г представлены конструкции двухпроводных горелок без предварительного перемешивания. Смесь газа с воздухом образуется вне корпуса горелки, в туннеле и в рабочем пространстве печи. По мере смешивания происходит горение в видимом факеле. Поэтому такие горелки называют факельными. 
 
Горелки типа "труба в трубе" с почти параллельными потоками газа и воздуха (см. рис. 2.6б) отличаются длинным пламенем ввиду медленного перемешивания параллельных потоков. Газовая труба расположена по оси горелки, воздух проходит по кольцевому зазору между наружной и внутренней трубами. Эти горелки применяются для сжигания газов с низкой и с высокой теплотой сгорания. 
 
 
 
 
а) в) 
 
 
 
 
б) г) 
 
Рис. 2.6 – Виды газовых горелок: 
а – инжекционная горелка с предварительным смешиванием газа с воздухом; б – дутьевая типа «труба в трубе» без предварительного смешивания; в   дутьевая для природного газа с закруткой воздуха; 
г – дутьевая сводовая плоскопламенная с закруткой воздуха и газа; 
1   собственно горелка; 2   огнеупорный туннель. 
 
 
Дутьевые горелки для сжигания природного газа низкого давления типа ГНП (см. рис. 2.6в) имеют улучшенное смешивание по сравнению с горелками "труба в трубе" и более короткий видимый факел. С этой целью перед выходным отверстием для воздуха установлены лопатки для закручивания воздушного потока, а наконечник для выхода газа делают сменным: с одним центральным выходным отверстием или с несколькими расположенными под углом к потоку воздуха. 
 
Все перечисленные дутьевые и инжекционные горелки устанавливают, как правило, в стенах печей. В своде печи устанавливают плоскопламенные горелки (см. рис. 2.6г). Газ подают по трубе, расположенной вертикально по оси горелки. Поток воздуха закручивают направляющим винтом или благодаря смещенному от оси (тангенциальному) его подводу. Газ закручивают, применяя косые прорезы в наконечнике газовой трубы. Выходя из горелки, закрученная газовоздушная смесь прижимается к стенкам огнеупорного туннеля, имеющего форму граммофонной трубы. Пламя размыкается и направляется вдоль свода печи под прямым углом к оси горелки, приобретая форму плоского диска. Достоинство плоскопламенных горелок заключается в том, что горение происходит на поверхности огнеупорной футеровки свода. Раскаленный свод, имеющий бóльшую излучательную способность, чем дымовые газы, передает металлу, нагреваемому в печи, больший лучистый тепловой поток. Плоскопламенные горелки рассчитывают на работу с природным, коксовым и с различными смесями газов. 
 
^ Для большинства дутьевых горелок расход газа без ухудшения работы горелки можно изменять в 3-4 раза. Все конструкции газовых горелок перед применением в печах проходят государственные испытания и получают сертификат с указанием допустимого режима эксплуатации: диапазона расходов газа, давления газа и воздуха, коэффициента расхода воздуха. 
 
^ 2. Форсунки для сжигания мазута 
 
В качестве жидкого топлива для отопления печей в металлургии используют, как правило, высоковязкие топочные мазуты. Мазуты характеризуются: 1) вязкостью, 2) температурой вспышки и 3) температурой воспламенения, 4) температурой застывания. Температурой вспышки называют температуру, при которой пары мазута в смеси с воздухом загораются при С в зависимости от°поднесении огня. Она находится в пределах 70-150  состава мазута. Температура вспышки значительно ниже температуры воспламенения, при которой жидкий мазут воспламеняется произвольно, без воздействия огня. Температура воспламенения мазутов в среднем равна С.°С. Температура застывания равна 5-25 °500-600  
 
Для удобства транспортирования и распыливания в форсунках вязкость мазута снижают С ниже температуры вспышки.°путем подогрева до температуры на 15-20  Мазут перед сжиганием подвергают распыливанию, чтобы увеличить площадь контакта капель с кислородом воздуха. В металлургии для сжигания мазута применяют форсунки высокого и низкого давления с паровым и воздушным распыливанием. Распыливание происходит в результате взаимодействия струй мазута и распылителя, движущихся с разными скоростями. В форсунках низкого давления распылителем является идущий на горение вентиляторный воздух с давлением 5-20 кПа, при котором обеспечивается скорость его истечения 10 м/с. Достоинство~80-100 м/с. Мазут обычно истекает со скоростью  форсунок низкого давления в том, что они не нуждаются в подводе распылителя высокого давления. Их применяют на небольших металлургических печах. Качество распыливания и сжигания лучше, а пределы регулирования расхода мазута выше в форсунках высокого давления. В них распылитель – компрессорный воздух или водяной пар – подают в небольших количествах, но с большой скоростью. Необходимое давление воздуха 400-600 кПа, удельный расход 1,0-1,5 кг/кг мазута, пар может С под°быть сухой насыщенный или перегретый с температурой 200-300  давлением 700-900 кПа, удельный расход пара 0,8-1,0 кг/кг мазута. Скорость истечения распылителя составляет сотни метров в секунду. 
 
 
 
 
 
а) б) 
 
 
Рис. 2.7 – Виды мазутных форсунок: 
а – форсунка низкого давления; б – форсунка высокого давления; 
1 – собственно форсунка; 2 – форсуночная коробка 
 
 
Форсунки высокого давления могут иметь большую пропускную способность. Их применяют на крупных металлургических печах. На рис. 2.7б показана установка на печи форсунки высокого давления в форсуночной коробке, через которую подают вентиляторный воздух, необходимый для сжигания мазута. На рис. 2.7а представлена форсунка низкого давления. 
^

2.5.2 Новое поколение  горелок: регенеративные, рекуперативные  и рекуперативно-горелочные блоки

 
Регенеративные, рекуперативные и рекуперативно-горелочные блоки – это аппараты, которые комбинируют в себе функции горелочного и теплоутилизирующего устройства. 
 
Принцип работы рекуперативной горелки следующий: через горелку противотоком по различным каналам поступают воздух горения в рабочее пространство печи и продукты сгорания из рабочего пространства печи. 
 
Принцип работы регенеративной горелки следующий: одни и те же тракты попеременно (со смещением во времени) служат для подачи воздуха горения в рабочее пространство печи и продукты сгорания из рабочего пространства печи. 
 
Принцип работы рекуперативно-горелочного блока следующий: канал отбора продуктов сгорания располагается вблизи устья горелки, а тракты продуктов горения и воздуха горения пересекаются не в горелке, а в примыкающем к ней рекуператоре. 
 
Достоинством всех этих систем являются компактность и высокая степень утилизации теплоты благодаря малым теплопотерям в трактах. 
 
На рис. 2.8 показана схема печи с регенеративными горелками. Регенеративные горелки 1 и 2 устанавливаются с противоположных сторон рабочего пространства печи. Характерной особенностью этих горелок является непосредственное расположение компактных регенераторов 1 и 2 около места подвода газа и воздуха в печь. Печь с регенеративными горелками является реверсивной. Регенеративные горелки работают попеременно на нагреве и охлаждении регенеративных насадок, что осуществляется с помощью регулирующих клапанов. Дым после регенераторов удаляется дымовой трубой в окружающее пространство. 
 
 
 
Рис. 2.8 – Схема печи с регенеративными горелками 
 
 
Устройство регенеративной горелки приведено на рис. 2.9. Главным элементом горелки является регенератор. Насадка регенераторов выполняется из шариков диаметром d = 15-20 мм. Шарики выполняются из огнеупорного материала, например, алунда. 
 
Отличие шариковых регенераторов от кирпичных состоит в том, что поверхность нагрева 1 м³ насадки шаров диаметром 15-20 мм в 10-15 раз больше поверхности кирпичной насадки. 
 
Поэтому шариковый регенератор имеет небольшой объём и устанавливается прямо в горелке. Отсюда название – регенеративные горелки. 
 
Чтобы возвратить в печь с нагретым воздухом как можно больше теплоты, уносимой из неё дымовыми газами, нужно не давать шарикам прогреться по всей высоте засыпки. Горелки работают попарно. Когда температура дыма на выходе из регенератора достигает 100-150 °С, делают перекидку клапанов – дымовых, воздушных и газовых. Период между перекидкой составляет 1-3 минуты и зависит от соотношения расхода дымовых газов и объёма насадки. 
 
 
 
Рис. 2.9 – Устройство регенеративной горелки 
 
 
Температура подогрева воздуха в шариковых регенераторах приблизительно на 100 °С ниже температуры дыма на выходе из печи. Поэтому регенераторы являются мощным средством аккумуляции тепла уходящих из печи газов и возврата его в печь с воздухом через горелки. КИТ в таких горелках может достигать 0,85-0,9. 
 
В регенеративных камерах имеются загрузочный люк и разгрузочное окно. При засорении шариковой насадки её можно через разгрузочное окно передать на промывку от загрязнений. 
 
Печи с регенеративными горелками, как нагревательные, так и плавильные, работают в ст ФОРСУНКИ И ГОРЕЛКИ

 
устройства, используемые для подготовки жидкого топлива к горению, которая  заключается в доведении топлива  до такого состояния, в котором оно  легко перемешивается с воздухом (окислителем). Для подготовки к горению  топливо измельчается путем распыления или испаряется посредством нагревания. В соответствии с этим выделяют два класса топливных форсунок - распыливающие и испарительные. Последние называются также горелками. Подготовленное топливо подводится в зону горения, причем форсуночное устройство должно обеспечивать одновременную подачу нужных количеств топлива и воздуха и их равномерное перемешивание. Автоматические топливные форсунки и горелки, которые используются, например, в системах отопления и бытовых теплонагревающих агрегатах, регулируются в соответствии с командами системы управления. Они поджигают перемешанную смесь топлива с воздухом и поддерживают горение до тех пор, пока от системы управления не поступит команда на отключение.

 
УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГРЕВА жилого дома, работающая на жидком топливе. Слева показана схема нагревательной системы, включающей паровой котел и встроенный топливный бак; справа приведена более детализированная схема пневматического форсуночного устройства высокого давления. 1 - комнатный терморегулятор; 2 - трехжильный электрокабель сети низкого напряжения; 3 - гибкий трубопровод; 4 - вытяжное устройство с регулятором; 5 - ограничитель; 6 - паровой котел; 7 - водонагреватель; 8 - жесткий трубопровод; 9 - вентиляционная труба; 10 - рубильник (монтируется около входа в подвальное помещение); 11 - питание 110 В; 12 - топливозаправочная труба; 13 - уровень земли; 14 - манометр; 15 - топливный бак; 16 - подводящий трубопровод; 17 - топливный клапан; 18 - электроды системы зажигания; 19 - сопло; 20 - изоляторы; 21 - воздухопровод; 22 - электропровода; 23 - топливопровод; 24 - двигатель; 25 - нагнетатель воздуха; 26 - трансформатор системы зажигания; 27 - подвод воздуха; 28 - подача топлива.

 
Особенности применения. Топливные форсунки находят применение повсюду, где могут быть использованы нефтепродукты, пригодные для сгорания. Наибольшее применение топливные форсунки находят в теплоэнергетике и промышленных технологических процессах. При сгорании нефтепродуктов образуются газы, состоящие главным образом из двуокиси углерода, водяного пара и азота, которые химически неактивны и не оставляют золы. По этой причине топливные форсунки и горелки могут применяться в процессах тонкой химической технологии, связанных с подводом тепла. При использовании высокоэффективных топливных форсунок и подходящих топлив продукты сгорания, приходя в соприкосновение с пищевыми продуктами, не загрязняют их. Так, работающие на жидком топливе зерносушилки производят сушку большей части годового урожая зерна, причем в таких сушильных камерах получают более высококачественное зерно и с меньшей долей брака, чем зерно, подвергнутое сушке в естественных условиях. 
Распыливающие форсунки. Подготовка топлива в распыливающей форсунке представляет собой измельчение топлива и превращение его в аэрозоль. Существуют различные типы форсунок, из которых наиболее часто применяются пневматические струйные, вихревые и с вращающимся распылителем. 
Пневматические форсунки. В типичную систему подачи пневматического форсуночного устройства высокого давления входят воздушный нагнетатель, топливный насос, фильтр и клапан регулирования давления. При запуске системы насос выкачивает топливо из бака и через фильтр подводит его к клапану регулирования давления, который открывается, когда давление достигает заданного уровня (ФОРСУНКИ И ГОРЕЛКИ0,7 МПа), и топливо поступает в распылитель форсуночного устройства. Распылитель форсунки высокого давления имеет от двух до шести тангенциальных топливных каналов в зависимости от производительности агрегата. Через каналы топливо поступает в полость распылителя, закручивается и выбрасывается через сопло. Топливо распыливается, образуя туман из мелких капелек, и поступает в зону горения, куда подается и воздух. Искровое устройство воспламенения генерирует разряд, который воспламеняет смесь воздуха с топливом. При этом внутри камеры сгорания со стенками, изготовленными из жаростойкого материала, образуется факел пламени, а поток продуктов сгорания используется в соответствующей теплогенерирующей установке. Пневматические форсунки низкого давления по своей конструкции аналогичны вышеописанным, а их принцип действия до некоторой степени аналогичен работе краскопульта. Давление, при котором жидкое топливо поступает в распылитель, обычно не намного выше атмосферного. 
Форсунки с вращающимся распылителем. В таком форсуночном устройстве закручивание топлива осуществляется вращением корпуса распылителя. При выбрасывании топлива через радиальные сопла чашечного распылителя в воздушный поток образуется кольцевой плоский фронт пламени. В трубчатом распылителе топливо рассеивается параллельно оси форсунки и воздушного потока, образуя удлиненный факел. Форсуночные устройства этого типа обычно используются в промышленных установках. В зависимости от тепловой мощности агрегата расход топлива может составлять от нескольких литров в час до нескольких сотен и даже тысяч литров в час. 
Горелки. В форсунках испарительного типа (горелках) топливо перед сжиганием нагревается до испарения в капиллярных фитилях либо на металлической поверхности. 
Капиллярные горелки. В капиллярных горелках имеется регулируемый фитиль, помещенный в перфорированную металлическую оболочку. Нижний конец фитиля погружают в емкость с жидким топливом (керосином). Под действием капиллярных сил топливо поднимается к верхнему концу фитиля. Пламя от спички, поднесенной к концу фитиля, испаряет топливо и вызывает его воспламенение. Требуемый размер факела горения регулируется выдвижением фитиля. Горелки капиллярного типа наиболее широко используются в портативных нагревателях и в небольших печах для выпечки теста. Зажигание и регулирование пламени осуществляются вручную. 
Капсульные горелки. В горелках капсульного типа используется фитиль из асбестового волокна, имеющий трубчатую форму. Конец фитиля погружен в канал с жидким топливом. Оболочка каждого из этих каналов выполнена в виде капсулы из термостойкого металла; капсулы образуют блоки. Чтобы такая горелка начала работать, убирают заслонку, открывая доступ жидкому топливу из трубопровода в каналы горелки, и топливо насыщает фитильные трубки. Затем горелка зажигается, и постепенно внутри капсул аккумулируется тепло. Скорость испарения топлива при этом увеличивается, и пламя заполняет все пространство между капсулами, образуя сплошной фронт горения над ними. Наилучшим топливом для капсульных горелок также является керосин. Зажигание и регулирование пламени осуществляются вручную. 
Горелки бачкового типа. Горелки бачкового типа являются наиболее универсальными. Они не имеют фитилей с присущими им недостатками, менее чувствительны к качеству топлива и позволяют существенно расширить диапазон тепловой мощности. Такая горелка работает как перегонный куб, в котором подводимая жидкость, в данном случае топливо, испаряется, а пар горит. Горелки бачкового типа широко используются для поджигания топлива в печах и в системах автономного отопления небольших зданий. Зажигание и регулирование пламени в таких горелках могут осуществляться как вручную, так и автоматически. 
Управление и регулирование. Для регулирования работы форсуночного устройства распылительного типа, используемого в системах отопления и теплоснабжения жилых помещений, обычно применяют термореле, которое устанавливается внутри квартиры, ограничитель, которым оборудуется водонагревательный котел, и регулятор, который обычно размещают в вытяжной трубе на выходе из бойлера или печи. Эти три устройства представляют собой минимум средств, обеспечивающих удовлетворительную работу нагревательного устройства. Комнатный терморегулятор (термореле) служит для включения отопления, когда температура воздуха в помещении опустится ниже установленной нормы, и для выключения отопления после того, как температура становится нормальной. Иногда работа термореле управляется каким-либо программным устройством, которое задает экономичный режим работы системы отопления. Ограничитель следит за тем, чтобы давление или температура в водонагревательном котле или в топке не превышали допустимых значений. В системе парового отопления ограничитель реагирует на предельно допустимую величину давления, тогда как в воздушных или водяных системах отопления он реагирует на предельно допустимую величину температуры. Регулятор системы в первую очередь используется для включения и выключения нагревательной установки в соответствии с командами управления, поступающими от комнатного термореле или ограничителя. Он также обеспечивает безопасность работы системы, отключая ее в случае возникновения каких-либо неполадок. Например, если горелка не загорается, регулятор выключит установку. После этого включить систему можно будет только вручную, нажав на кнопку или повернув рычаг, управляющий горелкой. Точно так же, если факел горения будет выходить за пределы, соответствующие нормальному режиму работы, регулятор выключит горелку, и включить ее снова можно будет только вручную. Возможно, что эти меры предосторожности никогда не понадобятся, однако они имеют первостепенное значение, гарантируя безаварийное функционирование системы. Таким образом, регулятор системы является автоматом, гарантирующим безопасность ее эксплуатации: до тех пор, пока не будут обеспечены условия нормальной работы горелки, она не сможет начать работу. Горелки капиллярного и капсульного типов предназначены для индивидуального использования и редко оборудуются автоматическими регуляторами. Их включение и выключение, а также регулирование тепловой мощности также осуществляются вручную. Многие горелки бачкового типа также не имеют системы автоматического регулирования, однако некоторые более мощные, особенно те, которые оборудуются нагнетателями воздуха, снабжаются полностью укомплектованными системами управления и регулирования, включая устройство автоматического зажигания.