Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 38
Текст из файла (страница 38)
С помощью перфорированной выштамповки в местах соединений обеспечивается кольцевой зазор между обечайкамн 3,5 мм, куда через ряд мелких отверстий поступает воздух. Воздух создает сплошную кольцевую пелену н охлаждает стенку жаровой трубы, защищая ее от теплового воздействия факела горящего топлива. Общее количество этого воздуха составляет примерно 20 эгэ Оа.
В первой и второй обечайках имеется по одному ряду боковых отверстий для подачи струй первичного воз. духа в зону горения. Слгеситель выполнен в виде цилиндрической обечайки 1!,.в которой имеется восемь окон, равкомерно расположенных по окружности. В окна смесителя поступает примерно половина всего воздуха. Конфузорная обечайка 12 способствует выравниванию полей температур и скоростей газового потока на выходе из зокы смешения.
Жаровые трубы всех шести камер соединены между собой патрубками 22 для переброски пламени с компенсаторами 23. Рабочие форсунки 3 в камере по принципу действия комбинированные. При пуске, на режимах холостого хода и малых нагрузках топливо подается только через каналы первой ступени, а по каналам вторых ступеней поступает сжатый воздух давлением рэ аз 0,6 МПа. Такое давление позволяет получить качественное распыливакие топлива и сь~есеобразовання, так как избыточное давление топлива при пуске ГТД составляет всего 0,2 — 0,3 МПа.
При нагрузке превышающей на 25 эгэ расчетнэ ю растет давление топлива перед форсункой и качество рэспылнвания ултчшается. Подача воздуха прекращается и топливо начинает проходить и через каналы вторых ступеней. Максимальное давление топлива перед форсункой 5,6 Л1Па, расход топлива в каждой из шести камер 0~ = 205 кг!ч. Сухглгарный коэффициент избытка воздуха в калгере и = 5,05; в зоке горения с учетом воздуха для охлаждения обечаек жаровой трубы, идущсго через кольцевые щели '"г ав 2, а без учета охлаждакчцего воздухассг яе (,!5. Через фронтовое устройство (в основном лопаточный завихритель) проходит воздух, определягощий величину ссфр — 0,26. Первичный воздух, поступающий через боковь.е отверстия в обечайках жаровой трубы в зону горения, обеспечивает величину цо, ч яе 0,8. Коэффипиентэ)г полноты сгорания топлива в камере на всех режимах измен яется от 0,90 до 0,98.
Теплонапряжеиность рабочего объема камеры Н = 503 кдж((лгз ч Х Х Па). Условная скорость течения газов в зоне горения шг —— . (О и!с, скорость вто- (5( вм Рис. 67. Распределение ноэффициента сс! избытка воздуха по длине камеры Х Е 7 о У а) 7г г,б 'У Х й 7 Ю У й) Рис. 68, Коэффициент т!г полноты р р Яяйдт( р,ууИ йурж йгугу гр мх б) сгорания топлива в камере при работе нз мазуте: нм полной нагрузки; а — заввсииость от мощности йт а — режим холостосо хола; б — ре к 153 ричного воздуха в зазоре между жаровой трубой и экраном ш, = 50 м!с. Наибольшая температура стенки жаровой трубы (у первых обечаек) не превышает 1023 К, у последних 773 К.
Неравномерность поля температуры газов на выходе из камеры составляет Ш 15 %, Потери полного давления камеры вместе с входным диффузором и выходным патрубком равны 3 % . Камера надежно и устойчиво без пагарообразования работала в диапазоне а „„„ = 3,5 — ахм„ = 20. На рис. 67 показана схема отдельной камеры ГТЛ газотурбовоза и дана диаграа|аса изменения коэффициента избытка воздуха по длине камеры. На рис. 68 приведены экспериментально полученные зависимости коэффициента т)г полноты сгорания топлива при сжигании мазутов Ф-!2, ФС-5 и тяжелого дистиллятного топлива на различных режимах работы двигателя по нагрузке (мощности Дг) и коэффициенту сс избытка воздуха.
й!одели камеры была получена после длительных доводочцых работ, первоначально проводимых на дизельном ~опливе. Для варианта камерьь доведенной при работе на дизельном топливе, па рис. 69 показана зависимость сЧ =- г' (1;). При пе. реводе камеры на мазут полнота сгорания топлива снизилась незначительно (рис, 70), но появилось нагарообразование на внутренних поверхностях жаровой трубы и коробление ее за счет резкого перегрева отдельных обечаек. Число обечаек жаровых труб пришлось увеличить, уменьшая длину каждой обечайки и несколько перераспределяя подачу воздуха в зону горения.
в о.'3 — 535 Рнс. 69. Зависимость сх! = 7'(!!) камеры сгорания для работы надизельном топливе ( м 1и 'ь-. ) 3754 03 Г б 3 7 3 3 /роза Рис. 70. Срззшзтельные характерны..кз р.боты камеры сгорания па дизельном гоплнве н мазуте: — дизольиоо топлпио; — — — - иззкт Ф -з На рис. 71 показан локомотивный ГТД (проект) мощностью 4420 кВт в одной секции, разработанный Коломенским тепловозостроительным заводом. Двигатеть имеет расход воздуха 32 кгlс прн зг„= 6,7 и рабочей температуре газов Тг = 1060 К. Отдельные камеры и их узлы, созданные для двигателя первого газотурГювоза, в проекте нового ГТД используются, но общая схема конструкции изменена. Здесь камера с обратным поворотом потока смешанного секционно.
кольцевого типа с восемью отдельнылзи жаровыми трубами. Общая кольцевая часть когпуса 3 псрзходит в отдечьпые части 4 корпуса восьми самостоятельных камер секции. Из компрессора 7 воздух попадает в кольцевой днффузор камеры, на выход. из которого в кольцевой части корпуса 3, омывая газосборник б, воздух поворачивает на 180' и движется к фронтовой части жаровых труб по кольцевым зазорам между всрп!сами 4 и экранами 3 отдельных камер секции.
У фронтовых устройств потоки воздуха еще раз поворачивают на 180', а затем, как и у варианта прямоточной камеры, начннается движение в основном направлении потока в ГТД: вкутрн жаровых труб и в зазорах между ними и экранами. В такой камере потери давления возрастут до 4 ойо в связи с поворотом потока на 360', однако общая длина ротора тур. бокомпрессора значительно сокращается, что обеспечивает большую жесткость конструкции. Наличие удлиненного газосборника б будет способствовать обеспечению меньшей неравномерности температуры газов перед турбиной, повышая надежность ес работы, Оригинальна конструкция кольцевой иамеры сгорания судового ГТД мощностью 200 кВт (рис. 72).
Из центробежного компрессора 1 воздух давлением 0,37 МПа поступает в полость 3, ограниченную кольцевым кожухом, и затем через ряды отверстий и щелей внутрь тоооидальной внешней обечайки жаровой трубы 3. Часть воз. духа из полости 3 через полые сопловые лопатки первой ступени турбины попадает в объем между корпусом ротора и внутренней обечайкой жаровой трубы 4. Затем этот воздух поступает внутрь зкаровой трубы. Температура газов на выходе из камеры сгорания 1073 К. Для пуска используется электрическая свеча 2, поджигаюпхая кольцевой веер топлива б, подаваемого по трубе 3 п распыливаемого через отверстия 7 ротора, вращающегося с частотой 36 гыс, об!мив.
Топливо (газойль) позлится прн небольшоч даалекии за насосом и дозируется специальным клапаном. Время пуска ГТД пе превышает 20 с, Рис. 7!. Двулвальиый ГТД локомотива ГТ-5: à — осевой компрессор; у — жаровая труба камеры сгорания; 3 — экран; à — отдельные части «орк>св камеры сгорания; 3 — общая кольцевая часть корпуса камеры; б — газосборигк; т — патрубки для переброски ппамевн На рис. 73 показан ГТД мощностью 355 кВт судового и энергетического назначения с индивидуальной камерой сгорания, корпус 1 которой для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду имеет тепловую изоляцию 4.
Форсунка 2 установлена в центре лопаточного завихрителя во фронтовом устройстве жаровой трубы У. В автомобильном двухвальном ГТД мощностью 220 кВт с индивидуальной камерой сгорания после центробежного компрессора воздух с давлением 0,38 й)Па направляется во вращающийся теплообменпик, из которого по боковым патрубкам с температурой окало 823 К поступает в нижнюю часть камеры между экраном и цилиндрической жаровой трубой. Экран ньгеет тепловую изоляцию внутри прочного корпуса.
Жидкое топливо (дизельное или керосин) распыливается центробежной форсункой, а первпнально воспламеняется электрической свечой. Газы с Тг = !)23 К поступают сначала к компрессорной турбнце, а затем через регулируемый сопловсй аппарат к силовой турбине и через дисковый теплообмепник в атмосферу. На рис. 74 дана схема одного ГТД пз серии мощностью !200 †!540 кВт с индивидуальной камерой сгорания, имеющей кольцевуго форму зоны горения. Жаровая труба этой качепы (рис. 75) имеет фронтовое устройство с шестью регистрами, в центре которых размещаются топливные форсуики.
Двигатель может работать на легком жидком и газообразном топливе. Калгера сгорания установки ГТУ.З выносная с пилипдрической жаровой трубой, имеющей ряд выштамповок по длине. В передней части фронтового устройства )55 располомгеи конический лгшаточшзй зазпхрптеш, в пецтрс козорого установлена двухканальная цен ~робел нгя форсунка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
