Zkušební zařízení pro testování balonového hořáku a jeho komponent

Experimental test bench for measurement of hot air balloon burner and its components

functional specimen

Při vývoji balonového hořáku je nutné charakterizovat jeho vlastnosti, tj. výkon hořáku, emise hluku, pozici a stabilitu plamene, charakter výtoku paliva, radiační záření plamene atd. Měření průmyslových hořáků s kontrolovaným přívodem a předehřátím paliva, stejně jako s kontrolovaným přívodem spalovacího vzduchu, je standardizovaný postup, který umožňuje snadno stanovit všechny potřebné charakteristiky pro určení účinnosti spalování a následný vývoj hořáku. Balónový hořák však vykazuje výrazné odlišnosti od průmyslových hořáků. Předehřátí paliva a kvalita výtoku závisí na kvalitě plamene, která je výrazně ovlivněna nemožností přívodu přesného množství vzduchu. Toto klade větší nároky na správný návrh palivové cesty a jeho výtok a distribuce do okolí. Operace balonových hořáků v různých podmínkách způsobuje specifické problémy (kondenzace vody na ohřívací spirále, nadměrná radiace plamene, kolísající okrajové podmínky, černění ohřívací spirály). Vzhledem k unikátnosti daného problému, bylo nutné vyvinout a sestavit vlastní nový zkušební a měřící systém. Hlavním požadavkem na systém je jeho mobilita, jelikož měření kvůli velmi vysokému výkonu a velikosti plamene probíhají z bezpečnostních i technických důvodů venku a na různých místech. Předložená unikátní zkušební a měřící sestava je složená z dostupných a upravených komponentů pro měření tlaku, teploty, průtoku, tepelného toku a hluku.

During developement of a hot air balloon burner, it is necessary to characterize its properties, i.e. burner performance, noise emissions, flame position and stability, fuel discharge character, flame radiation, etc. The measurement of industrial burners with controlled fuel supply and preheating, as well as with controlled combustion air supply, is a standardised procedure that allows to easily establish all the necessary characteristics for determining the combustion efficiency and subsequent burner development. However, the balloon burner has significant differences from industrial burners. Fuel preheating and discharge quality depend on the quality of the flame, which is significantly affected by the impossibility of supplying a precise amount of air. This places greater demands on the correct design of the fuel path and its discharge and distribution to the surroundings. The operation of balloon burners in different conditions causes specific problems (condensation on the heating coil, excessive flame radiation, fluctuating boundary conditions, blackening of the heating coil). Due to the uniqueness of the problem, a new test and measurement system had to be developed and built in-house. The main requirement for the system is its mobility, as measurements due to the very high power and flame size are carried out outdoors and at different locations for safety and technical reasons. The presented unique test and measurement set-up is composed of available and adapted components for pressure, temperature, flow, heat flux and noise measurements.

31.07.2024

VUT FSI C3/213D; Kubicek Factory s.r.o., Jarní 2a, 614 00 Brno Výsledek se váže k dílčímu projektu TN02000010/05.