Nízkoemisní balonový hořák

Low-emission balloon burner

Funkční vzorek

cs

Předložený funkční vzorek představuje výsledek výzkumu, vývoje a experimentálního ověření unikátního dvoustupňového hořáku pro horkovzdušné balony. Zařízení bylo vyvinuto v rámci projektu TN02000010 – Národní centrum kompetence Mechatroniky a chytrých technologií pro strojírenství a slouží jako mezistupeň mezi laboratorním vývojem a prototypem. Funkční vzorek byl komplexně testován na specializovaném zkušebním zařízení a jeho vlastnosti byly ověřeny kombinací experimentálních měření a CFD simulací. V průběhu vývoje byly realizovány parametrické testy několika konstrukčních variant hořáku a jeho dílčích komponent, zahrnující charakterizaci výkonu, hlučnosti, stability a geometrie plamene, radiačního toku, proudových a teplotních polí i stavových parametrů paliva v palivové cestě. Výsledky byly porovnávány s referenčním typovým hořákem a využity k optimalizaci geometrie tryskovišť, stabilizátorů plamene, vířičů a systému distribuce paliva. Součástí řešení je validovaný CFD model, který slouží jako nástroj pro další optimalizaci konstrukce. Vyvinutý hořák je založen na novém koncepčním řešení se dvěma souosými, nezávisle spínanými stupni – vnitřním tichým hořákem a vnějším hořákem s předehřevem paliva – a umožňuje vícestupňovou regulaci výkonu s důrazem na snížení hlučnosti nebo zvýšení účinnosti spalování. Experimentální výsledky prokazují snížení emisí hluku při zachování nebo zvýšení výkonu hořáku a potvrzují plnou funkčnost a technickou připravenost funkčního vzorku pro další fázi vývoje směrem k prototypu a průmyslovému uplatnění.

The presented functional model represents the result of research, development, and experimental verification of a unique two-stage burner designed for hot-air balloons. The device was developed within the project TN02000010 – National Centre of Competence for Mechatronics and Smart Technologies for Mechanical Engineering and serves as an intermediate stage between laboratory development and a full prototype. The functional model was comprehensively tested on a dedicated experimental test rig, and its performance was verified using a combination of experimental measurements and CFD simulations. During the development process, parametric testing of several burner concepts and their individual components was carried out, including characterization of burner power, acoustic emissions, flame stability and geometry, radiative heat flux, flow and temperature fields, as well as fuel state parameters along the fuel supply path. The results were benchmarked against a reference commercial burner and used to optimize the geometry of nozzle arrays, flame stabilizers, swirlers, and the fuel distribution system. A validated CFD model of the burner was developed in parallel and is employed as a tool for further design optimization. The developed burner is based on a novel conceptual design with two coaxial, independently switchable stages—a quiet inner burner and an outer burner with fuel preheating—and enables multi-level power control with a preference for either reduced noise emissions or increased combustion efficiency. Experimental results demonstrate a reduction in acoustic emissions while maintaining or increasing burner power, and confirm the full functionality and technical readiness of the functional model for the next development phase toward a prototype and industrial application.

horkovzdušný balon; balonový hořák; dvoustupňový hořák; spalování LPG; regulace výkonu; emise hluku; stabilita plamene; tryskoviště; CFD simulace; experimentální ověření

hot-air balloon; balloon burner; two-stage burner; LPG combustion; power control; acoustic emissions; flame stability; nozzle array; CFD simulation; experimental validation

2025-12-18