Основные типы камер сгорания и их технико-экономические показатели.
Камерой сгорания ГТД называют устройство, в котором в результате сгорания топлива осуществляется повышение температуры поступающего в него воздуха. Различают основные камеры сгорания (расположенные перед турбиной) и форсажные камеры сгорания (расположенные перед реактивным соплом ГТД).
Основные камеры сгорания авиационных ГТД выполняются трех типов; трубчатые, трубчато-кольцевые и кольцевые (рис.3.22).
Основными преимуществами трубчатых (или индивидуальных) камер сгорания (на двигателе их устанавливается 7-11 штук) являются:
- относительная легкость экспериментальной доводки при конструировании; малые размеры; простота замены при повреждении.
Недостатками трубчатых камер сгорания, приведшими к их постепенному вытеснению, являются:
- необходимость для обеспечения жесткости иметь силовые элементы, соединяющие корпуса компрессора и турбины между собой;
- значительное неравномерное поле температур газа перед турбиной в окружном направлении.
Преимуществами кольцевых камер сгорания являются:
- компактность; малая масса; меньшие гидравлические потери; возможность получения лучшей окружной неравномерности поля температур; лучшие характеристики запуска (пламя быстро распространяется по всему объему); лучшие условия для обеспечения устойчивости процесса горения.
К недостаткам кольцевых камер сгорания относят:
- трудность осмотра и замены в эксплуатации; сложность производства и ремонта; малая жесткость жаровой трубы (имеется возможность коробления).
Преимущества и недостатки трубчато-кольцевых камер сгорания занимают промежуточное положение между трубчатыми и кольцевыми камерами сгорания.
Для оценки рабочего процесса в камерах сгорания ГТД применяют следующие показатели:
Рис.3.22. Схема трубчатой (индивидуальной) (а), трубчато-кольцевой (б)
и кольцевой (в) камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя:
I - наружная оболочка камеры сгорания; 2 - жаровая труба; 3 - внутренняя
оболочка камеры сгорания
1. Коэффициент полноты сгорания топлива , определяемый
отношением количества теплоты , подведенного к потоку воздуха, к располагаемой энергии топлива : .
Величина рассчитывается из уравнения энергии для камеры сгорания
где условная теплоёмкость процесса подвода тепла в потоку воздуха в камере сгорания.
Располагаемая энергия топлива находится по формуле:
где отношение расхода топлива (кг/с) к расходу воздуха в камере сгорания ; теплотворная способность топлива. Для авиационного керосина марки ТС-1 , для природного
газа, состоящего в основном из метана (95…98 %) , для газообразного водорода
2. Коэффициент восстановления полного давления , определяемый отношением давления заторможенного потока газа на выходе из камеры ,
к полному давлению воздуха за компрессором :
3. Теплонапряженность камеры сгорания , определяемая отношением количества теплоты, выделившейся в течение одного часа в одном кубическом метре объема камеры V кс , к давлению воздуха на входе в неё :
4. Максимальная неравномерность поля температур газа ,
определяемая отношением разности наибольшей температуры газа
и средней температуры , к разности и температуры воздуха за компрессором :
5. Контрольный параметр выбросов (эмиссии) загрязняющих веществ , представляющий собой отношение массы загрязняющего вещества (окиси углерода СО , несгоревших углеводородов НС , окислов азота и др. в граммах) к взлетной тяге двигателя в ньютонах.
Величина определяет назначение камеры сгорания. Чем больше , тем лучше используется энергия сгорания топлива для повышения температуры воздуха, поступающего в камеру.
Величина характеризует гидравлическое совершенство камеры сгорания. Уровень зависит от состояния поверхности, обтекаемой потоком воздуха, а также от температуры газа . Чем больше , тем меньше . Для кольцевых камер сгорания несколько больше, чем для индивидуальных.
Величина представляет собой оценку компактности и массы камеры сгорания. Чем больше , тем меньше масса камеры.
Уровень оказывает значительное влияние на ресурс работы турбины. Чем меньше , тем больше ресурс турбины.
Величина контрольного параметра эмиссии представляет собой степень вредного влияния авиационного ГТД на окружающую среду. Чем меньше , тем лучше среда обитания человека.
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 538;