Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Обычно ) = П5 —;45) й в зависимости от параметров потока и других факторов. В старых конструкциях камер сгорания, рассчитанных на небольшие тепловые нагрузки, часть воздуха, проходящего между корпусом и жаровой трубой, охлаждает поверхности в достаточной степени. В современных камерах сгорания такое охлаждение недостаточно, так как охлаждать необходимо даже корпус, нагревающийся от теплового воздействия со стороны жаровой трубы.
Поэтому между корпусом и жаровой трубой устанавливается тонкостенный экран. Отмеченные основные принципы организации рабочего процесса, конструирования и расчета камер сгорания в каждом конкретном случае дополняются другими положениями, связанными с особенностями проектируемого ГТД. Так, например, при высоких параметрах воздуха на входе в значительно теплонапряженных высокотемпературных камерах сгорания (аа = 2 —:3 и менее) положение о делении рабочего объема на зоны горения и смешения можно заменить более перспективным принципом обеспечения равномерного микрофакельного сжигания топлива в небольшом (особенно по длине) объеме, Выполнение этого принципа возможно, если предварительно подготовить горючую смесь к сгоранию, испарить топливо, частично перемешать его с воздухом и т.
д. Принцип обеспечения стабилизации пламени часто связан с необходимостью создания ие одного, а нескольких поясов стабилизапии по сечению и длине зоны горения, что способствует реализапии принпипа микрофакельиого горения, обеспечивая большую устойчивость процесса, а следовательно, повышение теплопапряжеиности рабочего объема камеры сгорания. Наконец, требование о снижении уровня токсичности газов может обусловить необходимость организации не одной, а двух зон горения при двухстадийном сжигании топлива причем с высокими избытками воздуха (сг„) 1,5 — '2) или создания гомогенных камер сгорания с предварительным полным смесеобразованием. Классификация конструкций камер сгорания. Конструкция камеры сгорания зависит от назначения, условий работы и конструктивной схемы ГТД, вида топлива, цикла и параметров установки. Камера сгорания ГТД чаще всего являешься частью его конструкции и реже распочожеиа впе ГТЛ, соединяясь с компрессором и турбиной камер сгорания ГТД:  — возду; à — та~ лава, !' — г*ы; И вЂ” нагрузя к ! — компрессор высокого извлекая.
у -- реге. перетир: 3 — кзыера егоровая; 4 — коыпспсзтар; й — турбпкз: 6 — в, л двигателя; 7 — < тисом!ыс > аровь!е тр> бы; а — кзру,ьпзп обеяяйкз кольцевой к прозой тр>бы: С - и,ртзьаыи (кольцевой> орп>с кзиеры сгорзкпя, !Π— вк>'трспккй ор. пус; 4! - вкутренп яя обет ~>>кв кольцевой жеро. вао тр>бы; !У - а,ыр>бок для псреброскз пло. ыепк, !а — карп>с, 44 — кож з вела, 45 .- Форс пкв, П вЂ” !гонте топлавз г! и 'тгтп з Рис За Сзе>м Гтр( с ии и:пид>олькой камерой с! орги ия (обомыиеиия те жс, ято и.! рис. Л> только трубопроводамн, В первом случае камеру сгорания называют встроенной, во втором — выносной.
Выносную камеру сгорания обычно применяют в стационарных ГТУ, реже в транспортных (рис. 31, а). Встроенная камера сгорания в зависимости от конструктивного исполнения может быть следую>цих типов: !) кольцевая (рпс. 31, б); 2) трубчато-кольцевая (рпс. 31, в); 3) секционная (рис. 31, г); 4) индивидуальная (рис.
32). Первые три типа конструкции выполняют, как правило, по прямоточной схеме. Так, например, кольцевая камера, получившая г наиболыпее распространение в авиациониых ГТД благодаря компактности и легкости, в простейшей схеме ГТЛ расположена между компрессором и турбиной вокруг вала турбо- компрессора 1сзп рпс.
31, б). Рабочий объем ее представляет собой сплошное кольцсвое пространсгво между внутреннпмц и наружными обечайками жаровой трубы. В трубчато-кольцевой камере, так же как и в кольпевой, внутренний и наружный корпусы общие. Отдельные цилиндрические жаровыс трубы расположены между корпусами в кольцевом пространстве. Потоки газов, выходящие из них, объединяются в кольцевом газосборпике непосредственно перед сопловым аппаратом турбпньг. Число и жаровых труб может быть различным, его выбпраюг в зависимости ог компоновки, заданных размеров ГТД, (его мпделя) и др. Чаще всего и .== 6-;-12.
Топливо горит в зонах горения отдельных жаровых труо, соединенных между собой патрубками для переброски пламени !2. Через эти патрубкп при пуске ГТД обеспечивается воспламенение топлива во всех жаровых трубах камеры переброской пламени от горящего факела в соседней трубе с запальным устройсзвом, которое установлено в двух-трех трубах из и, Кроме того, благодаря наличию патрубков обеспечивается восстановление горения при случайном срыве факела в одной жаровой трубе.
И наконец, патрубки способствуют выравниванию давлений в жаровых трубах. Поток вторичного воздуха течет между стенками наружного и внутреннего корпусов, омывая жаровые трубы, и попадает внутрь труб через отверстия поясов подвода вторичного воздуха и смесителя. Из труб газ выходит в кольцевой газосборник, Секционная камера 1рпс. 31, а) имеет блок отдельных камер, число которых и =- 6--8 и более. Каждая камера имеет жаровые трубы и корпусы. Все камеры блока совершенно идентичны, работают самостоятельно, по все их жаровые трубы соединены патрубками для переброски пламени.
длина которых может быть больше, чем у трубчато кольцевых камер. Зажигательные устройства установлены тоже лишь в нескольких камерах блока. В секционных и трубчато-кольцевых камерах число форсунок обычно соответствует числу жаровых труо. Форсункп помещают в центре фронтовых устройств. В жаровой трубе значительного диаметра предусматривается несколько форсунок. В кольцевых камерах !рис. 31, б) число форсунок выбирают таким, чтобы фронт пламени заполнял сечение кольцевого рабочего пространства жаровой трубы полностью. Максимальный диаметр конуса !6 распыленного топлива у форсунок !5 ограничен по радиусу расстоянием й между внутренней !! и наружной 6 обечайками жаровой трубы.
Чем меньше величина й, тем больше нужно установить Форсунок. Их число, определяемое центральным углом О, достигает нескольки' десятков, а иногда превышает 100. Следует отметить, что при таком типе камеры сгорания' можно применить одну кольпевукь например вращающуюся, форсунку. Индивидуальные встроенные камеры сгорания, входящие в общую силовую схему двигателя, иногда прн развитых формах соедипптельшдх патруоков, приближаются по конструкции к выносным. Индивидуальные встроепныс камеры сгорания позволяют сократить расстояние »сждз компрсссором и турбиной и уменьшить число я! форсунок, Последпес обсзоятельство особо важно для ГТД небольшой мощности, у которых расходы топлива и воздуха невелики и применение кольцевых или нескольких жаровых труб, а тем более камер нежелательно, так как форсунки будут иметь настолько малые размеры, что онп могут часто засоряться илн их работа будет невозможна без исключительно высокой степени очистки топлива, повышающей эксплуатационные расходы.
В ГТД часто использовались секционные камеры сгорания вследствие удобства монтажа и обслуживания, невысокой стоимости и относительной простоты нх экспериментальной доводки на стенде. Так, например, если прп доводке кольцевых и выносных камер натуральных размеров затрачиваются средства на их полное изготовление, строительство помещений, кроме того, неооходимы полные расходы воздуха О,, и топлива 6.х.
то секционные камеры требуют в п раз меньших расходов, так как все и камер идентичны. В общем случае, чтобы упростить и уменьшить стоимость доводки любой камеры, часть доводочных операций целесообразно проводить на моделях. Например, исследования кольцевой и трубчато- кольцевой камер часто проводят на отсеке — части кольцевого рабочего объема с несколькими форсунками, ограниченной двумя радиальными сечениями. Следует отметить, что результаты модельных экспериментов пока недостаточно надежны, чтобы можно было не проводить натурных исследований. Отработанная конструкция секционной камеры сгорания может быть использована и прп проектировании нового ГТД, особенно если параметры их работы близки. Изменяя число камер п для обеспечения подогрева заданного расхода воздуха при новой мощности ГТД, получим конструкцию новой камеры.
Кроме этого, в секционных н трубчато-кольцевых камерах сгорания в ограниченных их объемах жаровых труб проще добиться более совершенного смешения потоков топлива, воздуха и газов, более качественного рабочего процесса. Изготовление жаровых труб этих камер обычно значительно проще, чем труб кольцевых или выносных камер особенно больших размеров. Однако корпус ГТД с секционной камерой должен быть более жестким, так как этн камеры обычно не входят в его силовую схему. Кольцевая камера более легкая и компактная по сравнению с камерами других типов. При ее установке несколько уменьшается длина ГТД благодаря отсутствию воздухораздающпх и газосборных патрубков в плавной кольцевой проточной части.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
