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"Procédé et dispositif servant à brûler un mélange gazeux inflammable ".
L'invention concerne la combustion d'un mélange gazeux inflammable sortant par une fente sous forme strati- fiée . Le mélange inflammable peut être un mélange d'air (ou autre gaz oxydant) avec un combustible gazeux, un com- bustible liquide à l'état de fine division (par exemple de l'huile¯pulvérisée) ou un combustible solide à l'état de fine division (par exemple du charbon pulvérisé).
Suivant l'invention on donne à la chambre dans la- quelle se forme la flamme une forme de nature à maintenir, un tourbillon de gaz en cours de combustion et de gaz brûlés des deux côtés du courant de gaz sortant par la fente . Ce tourbillon, qui est par exemple un tourbillon annulaire fermé, fait revenir le gaz en cours de combus-
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tion au point où sort le mélange inflammable, en le chauf- fant ainsi rapidement à haute température et provoquant son allumage . Il en résulte qu'on peut donner aux gaz une très grande vitesse sans souffler la flamme ; vites- se de rotation des tourbillons augmente en fonction de la vitesse d'arrivée des gaz.
Pour choisir la forme de la chambre dansaquelle la flamme se forme, il convient de tenir compte, pour arriver au résultat cherché, de la forme de la fente et de la direction du courant de gaz sor- tant par la fente . Connaissant le résultat à obtenir, c/est-à-dire la formation des tourbillons, cette forme de la chambre peut être déterminée expérimentalement,quoi- qu'il soit également possible de déterminer théoriquement les conditions que doit remplir la forme de la chambre de la flamme : cette forme doit être déterminée de façon à empêcher le retour de l'air (c'est-à-dire dans la di- rection de la fente) entre la paroi de la chambre et la flamme .
Par suite la partie antérieure de la chambre, c'est-à-dire le côté par lequel la flamme sort de la cham- bre, doit avoir une forme exactement semblable à celle qu'on désire faire prendre à la flamme .
Si la fente est annulaire, la paroi intérieure de la chambre dans laquelle la flamme se forme doit avoir la forme d'un solide de révolution, par exemple d'un cy- lindre dans lequel la flamme est enfermée au moins en par- tie .
Les figs. 1, 2 et 3 du dessin ci-joint indiquent la forme que doit avoir le courant des gaz de la flamme et qu'il a suivant l'invention . Sur ces figures, 1 dé- signe la fente annulaire par laquelle sort le mélange inflammable, qui peut être formé dans la fente ou aussi- tôt à sa sortie . 2 désigne un cylindre situé concentri- quement autçur de la fente annulaire et dans lequel la @
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combustion s'effectue au moina en partie.
Suivant la forme de la flamme de la fig. 1, les gaz en c9urs de combustion se propagent en avant à peu près sous forme de tube légèrement'divergent. Un tourbillon annulaire 3 des gaz en cours de combustion et brûlés se forme à l'intérieur de ce tube, tandis qu'en dehors de ce tube, l'air ou le gaz peut cirnuler suivant le tracé des cour- ' bes 4; ces deux phénomènes résultent de l'effet d'entraî- nement produit par le gaz sortant par la fente et créant un vide partiel.
Sur la fig. 2, la flamme a une forme plus conique et étant donné que l'air ni le gaz ne peuvent pénétrer de l'extérieur entre le cône de la flamme et 'le cylindre 2, un tourbillon annulaire 5 de gaz en cours de combustion ou brûlés se forme dans le cylindre autour de la flamme.
Le gaz ou l'air peuvent entrer à l'intérieur du cône du fait de la forme ouverte de la flamme (curbes 6).
Enfin la fig. 3 représente la forme de la flamme qu'on désire obtenir suivant l'invention, c'est-à-dire une flamme qui en sortant par la fente s'ouvre d'abord, puis se ferme plus ou moins et dans laquelle, ainsi qu'en dehors de laquelle, se forment des tourbillons annulaires respectifs 3 & 5 .On obtient avec cette forme de flamme une combustion complète saris excès d'air ou avec un excès très faible et de plus la flamme est très stable ; ne se détache pas de la fente, même lorsque le gaz sort par la fente à très grande vitesse . Il est donc évident que la forme de la flamme de la fig. 3 offre de grands avan- tages.
La possibilité d'obtenir la forme de flamme de la fig. 3 dépend de divers facteurs, dont le plus important flamme est la dimension de la chambre de la @ c' est-à-dire
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du cylindre 2 des figures 1 à 3, en rapport avec la ma- nière dont le gaz sort de la fente . La figure 4 indique de quelle manière la forme de la flamme est déterminée dans certains cas par la dimension de la chambre de forma- tion de la flamme . Dans le cas auquel se rapporte le gra- phique de la fig. 4, la fente annulaire 'a un diamètre intérieur de 26 mm et un diamètre extérieur de 28 mm, c'est-à-dire une largeur de 1 mm.
Le gaz inflammable con- siste en un mélange de butane et d'air sortant par la fente à une vitesse ayant une composante axiale et une composante tangentielle et le rapport entre les vitesses axiale et tangentielle est de 4:1. Le graphique de la fig. 4 indique la forme de la flamme dans ce cas en fonc- tion de la longueur L (portée en abscisses) et du diamètre (porté en ordonnées), du cylindre 2. Dans la zone dési- gnée par I la position est celle de la fig. 1 (tourbillon intérieur exclusif), dans la zone désignée par III, sui- vant l'invention, celle de la fig. 3 (tourbillon intérieur et extérieur) et la position de la fig. 2 peut être obte- nue dans les zones désignées par II qui, ainsi qu'on peut le voir, forment une transition entre les zones I et III.
Dans cette zone de transition, les conditions aérodynami- ques sont instables, de sorte qu'ainsi qu'il ressort du graphique, avec certaines valeurs de L et de D, deux qu même trois formes de flammes peuvent exister, et une de ces formes peut se transformer brusquement en une autre pour une cause extérieure ou l'autre .
Il est évident d'après le graphique de la fig. 4, que pour obtenir la forme de flamme voulue, le cylindre doit avoir une certaine longueur minimum pour un diamè- tre donné, tandis que d'autre part pour une longueur donnée le diamètre ne doit pas dépasser une certaine va- @
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leur maximum. Pour d'autres valeurs des dimensions de la fente et de l'écoulement on peut obtenir des graphi- ques semblables à celui de la fig. 4. Par exemple si on fait augmenter la vitesse tangentielle du courant de sortie, tandis que la vitesse axiale reste la même, il est possible de donner une plus grande valeur au diamètre pour une longueur donnée du cylindre, sans que la flamme cesse d'être en contact avec le bord du cylindre, les droites du graphique de la fig. 4 deviennent alors plus inclinées.
Ainsi qu'il a déjà été dit, il est possible de brûler diverses sortes de mélanges combustibles de la manière indiquée, ctest-à-dire les mélanges avec des combustibles gazeux, liquides ou solides . On peut citer à titre d'exem- ple d'un dispositif brûlant un' combustible liquide celui qui comporte une cuvette de pulvérisation rotative entourée par une fente d'arrivée d'air, qui en sortant forme le mélange inflammable avec le combustible pulvérisé.
Il n'est pas indispensable qu'il existe une fente annulaire pour pouvoir appliquer le principe de l'invention; paexemple des fentes planes peuvent être disposées l'une à côté de l'autre, mais il faut évidemment avoir soin que la chambre de formation de la flamme n'empêche pas les tourbil- lons de se former et de persister. Les tourbillons doivent donc être fermés sur eux-mêmes ou se terminer contre une pa- roi solide .