Характеристики работы камер сгорания Пчёлкин Ю.М. Лебедев В.П.

Гооударотвеиный вомитет СССР по народному образованно Ю.М. Пчзвиин, В.П. Лебедев| В.И. Курбатова КАРАНПРИСТИИИ РАППТИ КФИР СГОРА1ИЯ ГАЗОТуРБИНИК ДВИГАТИИП И уСТАКОВОН Метопичеоиие уиазаниа в лабораторной работе по курву "Теории горения и топливооиигеание уотройотва ГГ я КУ" Под редавцией Р.М.Пчелкина Издателзотво МГТУ 1969 ВВК Э1.2 П92 Пчелкин Р.М., Лебедев В.П.

> Курбатоза В.И. Характеристики работы камер сгорания гаэотурбиавы двигателей и установок; Методические указания к лабораторной работе по курсу "Теория горения н топлнэоскагааняе устройства ГТ а Ну" /Под ред. Р.М.Пчелкина. - М.: Изд-зо И1ТУ, 1ЯВР. - Вб с.,кл, УХВФ В-ТОЭ8-0219-9 Представлены методики расчета оонозаи характерастик камеры сгорания газо киного двигателя, определанная созериенатзо ве конструкцки, эфуектнанооть и качестао рабочего процессе. йриведвю осноэные сведения по зкспернмептэльнод устанозИе и системам измерений рвкиыных парнзатрсз камеры сгорания.

птрукция и оеспечатка програааю мякинного счета на языке Я и пзремстрое камеры сгорания. содерлатсл сведения, необходимые для теплотехнических расчетов топлнзо~кигазннх устроястэ. Методические укааания ппеяназначезз длл студентоз ТУ и У1 курсов специальности "газо ннные двигатели и энергоустаиовки".

Табл. Э. Ил. 21 Рецензент В.И.Изин ВВК Э1.3 В-'~0ЭВ-0210-0 © И~ТУ . П.Э.В у а,1ВВР. !~~ь Набаты - полутемна основапс характернстпк каме)м сгорания гаэотурйпвого двигателя, определлнпих совервенство эе конструхцнн, эффективность п качество рабочего процесса. Такими характеристиками яихивтся1 1. Ноэффнциент полноты сгоранкя топанва в камере ~ и его зависимость от обне1 о коэффнцнееа кэбытка воэдуха 2. Зависимость ~ от скорости воздуха на входе и камеру сгорания И~к «/е (расход воздуха б,.

«~/с ) пря неязменнон ~г»о~к», соотввтстаувнем Г(,) первой характеристики. 3. ГРаницы устойчивости процесса горения в кемере на "бедхг .а. к "богатых" о(л оо топляком смесях. 4. Потери полного давления в камере лр,."=р" -р" и эависвмость относительного сопротивления аамерн 6, = +- МОХ от о~к к (»~~, где р» и р - соответственно полыме давления воздуха перед п гаэов эа аамерой сгоранмя, НПа. 6. Степень неравномерности поля температур гаса на выходе яэ камеры сгорания 6. Теплонапряаениооть рабочего обьема Н», пйк/(и ч Па), 3 а фореировка характерного сечения ааронов трубы Нр камеры сгорания, кЛи/(м ч Па).

7. Время пуска камеры сто(люппа с', с. 8. Температура стенки паровой трубм 7',, ~С . 9. Токсичность газов па вмоде на каме(и для всех рабочих реаимов. Она определяется наличием в гаека окислов азота Л~О окпсв. углероде СО, окиси раэзоввх углеводородов СФ, дыма (саки), квнцерогмквх в»места (бена- оС -парень) в др. Эксп ал на стан вка и система изме ий устаковка позволяет испытывать камеры сгорания различных типов, в том числе миирофэлельнув. На яса»лательном стенде (рис. 1) камера сгорания) полу вег святый аоэдух от компрессора.

Топливо к ее форсунке " подаетсл насосом высокого давления систеи топливоподачи, схема которой дана на рис. 2. На рис. 3 представлена схема елсмгрического эааиганпя камеры сгорания с вилвчениым а нее пусковым устройством 6 (см. Рис. 1). и) На стенде установлена фороунка (А.с. НО2702). Рио, 1. Схема уоткновки длл иом«ганйл каверн огоренил: 1- $ вигаталь; Е - компрефоор; о - раохрдомернал диайрагма; кймрйОРОзинмл; и фОдфяи, О влюиричеолоа пуоковое уотройотво Млл получения характериоткк на кладом рекиме рабе«м при иом««анни определлвт следувние перемот)и: 1) раоход топлива.

иоотупаинего через Фороумку Ю 2) давление топлива на входе в 4ороумку р~ , йПа; '3 « 3) температуре топлива на входа в йороунку « ° 3 4) теиперетура воздуха на входе в раоходомернув диафрагму т„', к; и) температура воздуха на входе в камеру огоревал )~«,К; б) отатичеокое давление воздуха на входе в раоходомернув д Фр у Р И)) 3 7) рааноеть отатичеоких давлений до н возле раокодомерной димррагм«лф МПа) 8) егатичеокое давление воздуха на входа в камеру огоранмл РФ э йПаэ 9) полное давление воздуха на входе в камеру огоранил Рс ° й))а) Ф 10) барометричеокое давление окрукеиней вреди д, МПа; 11) тавература окруааннай вреди ~«, К 1 12) температура газов на заходе из кэнери огоранил Т„,«, К и~7 3~,К, л 13) статическое давление газов иа выходе нз камеры егорания ~), МПа; 14) полное давление газов на выходе из камеры сгорания Р~" ° )й)а: Б) темература стенки варовой трубы 7'~, К; 16) тмвпервтура фахеаа в зоне сгоранвя ~ ", К Рнс.

2. Схема подачи топлива: 1 - основной топйизный бак' 2 - система контроля расхода топлива; и - сливной кран; 4 - зазорный кран; о - трехходоврй кран переключения О,д..О $'7 ащ аков !оснрвного й рвсхадмого>; о - фильтр грубой очистки . й - основйой топливный насос 1высокого давления))')О -' аварийный отсечный кран; И - топливораспределительный клапан; Й - двухступенчатая двухсопловая центробекнвя форсунйа ~ а и 6 - соответственно коллекторы первой и второй ступени форсунки); М - кран перепуска топлива при работе основного бака; 14 - край перепуска топлива 1о рн работе от расходоыерного бака; ьб - весы; о - расходоыерный бак топлива Храме того, отбирается пробы газов на выходе нз камеры сгорания с цельв проведения газового анализа нв компоненты ад,, СО,С Н н идр. " йатериалн по характеристике токсичности газов написаны а.а.йибариным 5 К улЕклукшагмимнаиу каопану юусмжЫ оояогул~ж Рис.

3. Схема систенн электриреского звкигэния: 1 - тумблер зклпченял эаккганмя; к - электродвигатель пускового насрсз; з - транс4орнатор с про(ызателем (напряввнив до лйюО В) исто ка изме ений и пв вичная об бот скопе ентальннх анния Расход кидиого топляза через камеру сгорания определлется массовки способам. Лля этого кран 5 переккпчается с осноаного 1 на расходсмерннй бак 16, устаноэлеевй ма весах 15 (см. рис. 2).

Секундомером измеряется время, з течение которого расходуется эталонная масса топлиаа. В соответствии с этим часовой массозмй расход топлмза бб, Б =Збдд — г, г ох' где Л 6 - расход топлнза, л г' отрезок времени. При лб е0,5 кг йорзула (1) прмьмнвет вяд Ябб 6 = —. г Одновременно с определением расхода топлиза по манометру на пульте удавления регистрируется давление топлива которое необходимо для контрольного определеняя расхода топлива по предварительно полученной гидравлической характеристике фороункп ~,-~('л;), (2) где б~~ РА,,г Ю.

~гыя р Значения ог и д берутоя как средние по сеченияы мерительных учаотков, оборудованных какдый четырьмя дрензяными трубками, обьединэнными коллекторэмн. В свою очередь каидык из коллекторов соединен с измерительным элементон, например манометром. Раонифровка показаний производится по охеме измерения давлений воздука, топлива и газа на лабораторном стенде (рио. 4). условные единицы, в которых региотрируетоя давление при вклвчеиив образцовых манометров, переводятся в еднницм оистенм СИ по еледувпей формуле: Р=Р +В(10 =ОООΠ— л+3 УО в г М о (3) где и - регистрируемое чноло уоловных едююц пиалы манометра; I)( - полное число уеловных Ю(инны икалы нанометра; П - веркин)) предав измерения давления по манометру, кго/см ; Ф др- атмооферное давление окруяавней среды о учетом поправки показаний барометра на температуру окруяавией среды с~, оС.

В,. В',.Нг~( в,м о,губ. ), где ц, - очнтываемое по прибору значение атмосферного давления, мбар. Тююература топлива на входе в фороунку измеряетоя термо- злектрячеоким пироматром, ооетояпим из термопарн группы Х(( или Хл (хроыаль-копель или хромель-зююель) с подклвченным к ней вторичным прибором (электронным вольтметром). Прк этом тариопа- ра уотанавливветоя непоорадотвенно в топливопровода. г,. н При рвочете элевтродвииуней силы терюпзры Е ' в Т, иопольэуитея интерполационные завиеиноети, составленные на базе обрвботки оююзюх даювх градуыровок термопар (ТХК или ТХА) при отандартной температуре нх холодных спаав ~~ 2тЗЕ.

ч 7Ф 14,3791 Еяк + 373'433 (4а) (4б) В олучае йеобходимости вводится поправка на декствительнув температуру холодных епаев термопзри Тогда т,Ф Т 14,6791 Е„+ 273,453 + Ело, г У'~~ 34 434 а ~ + 373,333 + б Х /7 а л7 (бв) (бб) у м Рис.4,Схема измерения осредненнмх давления воздуха я гава нз атанде: 1-1 - оечейие в меотв иэмереямв отатичеокого давления возимое в трубопроводе перед раоходомериоа дивграгмоэ! П-П = оачение в меоте иэмардидя отатичеокого длвлаяия воздуха на входе в ламару; и-и - оечение в веете измерения колкого давления воздуха на входе в камеру сгорания; 1У-$У - оечеикв в песте иэмерения статического давления газа иа эмхода из ( л - раоходомериая див)рагма 1 - образцоимд мам ; 2 - иэмерителзмме злемеитм (иапрзмар, маловат(м. либо дата~ли.

дазлаиия) Температура воздуха на входе з раоходоыернуп диафрагму измеряется е помоиьп термоэлектричеокого пирометра, состоящего из электронного вольтметра, еоединенного е пятью ТХК, омонтировзнныни и единой гребенке. Так как перед и за расходоыерной диафрагмой имевтея прямые участки зоэдухопроводв строго регламентированной етандаргной данны, то мокко считать, что поля скороотей и теыпвратур в потоке аоздуха при подходе к див)рагме доотаточно равномерны.

В этоы олучвв теыпвратуру воздуха на входе в раоходомернув диафрагыу ) " мокко расочитывать как среднеариф- Р нет ичеокуо Х тз ге,У Е Р з (Б) ля )(ля пересчета электродзияуией силм Е„,~~, развиваемой термопарой, использует формулы (4а) илм (ба). Теыпература воздуха на входе в камеру сгорания измеряется с помоиьв центрально-раополоявнной и воздухопроводе ТХА или ТХК. Последнял звклвчаетоя з схему стенда при исоледованиях камеры огорания в низкотемпературных рекимвх по параметру ) Переечет Е з или Е з в г производят соотзетственно т" г ла «» з по формулам (Ба), (Бб) или (4а), (4б). Температура потока газов на выходе иэ камеры огорэняя измеряется э ееынадцати точках при помани пвредзичных зондов или стационарно-уотаноиленных трех четырехточечных и одной пятнточечной гребенок ТХА, либо платинородий-платиновых термопар (ТПП) с диаметром электрода О,б нм, раеполагаеыых по ззаиыно перпенди.кулярным нэпраалениям, оо спаями отдельмзх термопар, помещенных по центру разновеликих плоиадок (рне.

6). Схема уетройствэ гребенки термопар приведена на рио. б. Вее терыопары через коммутатор иэмерительнюх сигналов эклвченн з охвыы терноэлектрнческих пирометров, где в качеотзе вторичмял приборов иопользувтея электронные вольтметры. Раевифровка показаний аольтметров делаетея по разноске епаев (он. рис. Б).