Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Большое значение имеет форма проточной части форсажной камеры. Для уменьшения потерь давления целесообразно выполнять ее конической расширяющейся формы. Однако при этом увеличиваются ее размеры, что нежелательно, особенно если диаметр камеры становится больше размеров других узлов и увеличивает мидель ГТД. Конструкции стабилизаторов форсажных камер сгорания весьма разнообразны. Для увеличения надежности воспламенения применяют стабилизирующие устройства (рис, 11?), включающие пред- камеру (илп форкамеру) 1, с жаровой трубой, внутри койорой горит 2!8 лгж>рп~ и фль.л.
По !липс камчры !'азмыцяют несколько кольцегых (з~иы~опированнь>х) стабилизаторов !2, тмсньша!Огнях загро мождснис сечения и сиижа!Ощих позери тавлеипя, что увсличпвас> надежность стабилизации илзчеи ~ и скоросгь выгорания смеси Суммарное сопрот ~влеиие в'сх элсме>пес конструкции должно быть мс>шмал> пым, Обы шо коэффициент > идрзвлических потерь у форсзж~ых камер Еэ „. --- 2Лр' 1ш'-', оп не превышает 3 — 5, тогда как у основных качор дос>пгсст примерно !5 — 20. Огкпочс~иая форсажиая камера из-за наличия се элементов конструкции в про>очной части двигателя снижает его тягу ьа вале>с примерно иа 1,5--2 5 о;> )!пряду с некоторыми благоприятнычи условиями сжигания топлива в форсажной камере (рост температуры, наличие активных частиц) имеются и неблагопри>ггиые.
Чем выше температура газов за основной камерой сгорания (меньше иь), тем меньше концентрация к. слорода в рабочем теле, поступающем в форсажную камеру. Последнее наряду с понижением давления в потоке, которое может значительно снизиться с подъемом на высоту, неблагоприятно сказывается на горении. Кроме того, при малых давлениях топлива па входе в форсуику трудно получить хорошее качество распыливания небольшого количества топлива, которое подается отдельными форсуиками.
В форсажиых камерах сгорания коэффициент полноты сгорания топлива, как правило, ниже, чем в основных камерах, и составляет примерно 0,88 — 0,98. Пуск фсрсажной камеры сгорания в >побых условиях должен быть надежным, поэтому здесь несмотря иа то, что температура газа на входе обычно достаточная для самовоспламенения топлива, используется, так же как и в основных камерах, система электрического зажигания. Принципиально самовоспламенение возможно, если время пребывания смеси в потоке до стабилизаторов превышает время периода индукции. Предпринимались попытки вводить топливо в поток еще до турбины (нли в турбине), однако это сопряжено с опасностью случайного воспламенения его в проточной части ГТД и возникновения пожара.
В авиационном ГТД «Олимп-593» (с форсажной камерой сгорания) сверхзвукового пассажирского самолета пз осевого компрессора воздух попадает в основную камеру сгорания и затем в газовую турбину. На выходе пз турбины стоит диффузор, образованный внешним корпусом и внутренним обтекателем. В конце диффузора установлен топливный коллектор форсажиой камеры с рядом форсунок, подающих топливо навстречу потоку газов. В нзчальной части зоны горения внутренний корпус защищен антивибрациониым экраном. Снаружи корпус охлаждается потоком воздуха, протека>ощего между иям и наружным кожухом. Из зоны горения форса>кной камеры газы через регулируемое реактивное сопло выбрасываются в атмосферу. Степень форсирования этого двигателя сравнительно невелика и раппа примерно 9 — !4 %, Схемы конструкций камер сгорания промежуточного подогрева газов Промежуточный подогрев газов начал использоваться в стационарных ГТУ и транспортных ГТД сравнительно недавно.
Конструктивно камеры промежуточного подогрева газов сначала повторяли основные камеры сгорания. На рис, 118 показана камера сгорания промежуточного подогрева газов сложной ГТУ мощностью 10 МВг для электростанции, работагощей на газообразном топливе. Топливо для зажигания и дежурной горелки 3 подается по центральной трубке 1, внутри которой расположен электрический запал 2. По окружающей эту трубку кольцевой полости поступает основной поток газообразного топлива. Он стгешивается с первичным газоъг, идущим по кольцевому каналу к лопаточному завихрителю 5, выходя из отверстий 4 в стенках полых лопаток б (сечение Л вЂ” Л).
Количество первичного газа, поступающего к регистру от основного газового потока ГТД, регулируется заслонками, расположенными на окнах нарузггной трубы горелочного устройства. Телескопическая жаровая труба состоит из передней части и трех оребренных обечаек, смеси- тель камеры имеет ряд отверстий. В этой установке температура газов перед турбинами высокого и низкого давления 873 К, а давление соответственно примерно 1,! и 0,46 МПа.
Температура газа после турбины высокого давления на входе в камеру промежуточного подогрева газов равна б70 †7 К. Камеры сгорания, основная и промежуточного подогрева, судовой ГТУ выполнены по одной схеме. Эта — угловая конструкция камеры, Воздух в камеру поступает тангенциально, чем обеспечивается закручивание потока внутри зоны горения. Первичный воздух (газ) поступает через щели и окна внутрь конического фронтового устройства. Камера работает на дизельном топливе, которое подается форсункой, а поджигается при пуске выдвижным электрическим запалом.
Смесителем является участок трубопровода между камерой и турбиной. Жаровая труба выполнена из стального листа. Наруж- 5 Рис. 118. Камера епзранпя промежуточного подогрева газов ГТЛ, работающая на прнротном газе о2п г Рис. 119 Камера сгорания промежуточного подогрева газов установки ГТ-12-3 ный корпус теплоизолирован слоем кирпичной футеровки и специальной огнеупорной ваты. Из-за углового подвода и закрутки большей части воздуха потери полногодавления велики и достигают 7 %.
В газотурбинной установке ГТ-12-3 ПО ЛМЗ со сложным циклом, предназначенной для работы на газе подземной газификации каменного угля и на дизельном топливе, как основная, так и камера сгорания промежуточного подогрева газов выполнены по одной схеме. Последняя имеет несколько большие размеры в связи с увеличением удельного объема газов (рис. 1!9).
Поток газа через патрубок ! подводится к головной части камеры. Первичный газ поступает через три газовые горелки 2, причем его количество регулируется заслонками. Горючий газ из специальных компрессоров при давлении (на 0,04 — 0,08 МПа), превышающем давление в камере сгорания, подается к этим горелкам через верхний клапан 3.
Температура газа за основной камерой и камерой сгорания, промежуточного подогрева газов (камерой сгорания низкого давления) одинаковая: 923 К. Температура газов перед второй камерой 733 К. Вторичный газ подводится к соплам смесителя. между оребренными обечайками телескопической жаровой трубы и корпусом. Топливо воспламеняется электрической искрой. В центре каждой газовой горелки установлены форсунки для подачи жидкого топлива, при работе ГТУ на дизельном топливе. Одинаковы конструкции камер основной и промежуточного подогрева газов и у ГТ-50-800 мощностью 50 МВг ХТЗ (рис. 120).
Камера промежуточного подогрева газов расположена вертикально непосредственно перед входными патрубками турбины низкого давления. Жаровая труба 4 телескопическая, се обечайки выполнены из листовой стали толщиной 5 см и скреплены радиально расположенными пластинами, определяющими кольцевые зазоры шириной б мм для внутреннего заградительного охлаждения обечаек. Смесио21 Рис. !20. Вмно иая камера сгора- ния тель вьполнен в виде двух рядов сопл 1 и 2.
Из турбины высокого давления газы температурой около 880 К поступают во входной патрубок д, и часть их через сопла 1 смесителя сразу подается в зону смешения. Остальная часть по кольцевому зазору между корпусом б и экра- ноы 5 опускается к фронтовому устройству камеры и поворачивает вверх. Поток первичного газа проходит по межлопаточным каналам, смешиваясь с горючим газом, выходящим через отверстия в стенках полых профилированных лопаток завихрителя, установленных под углом 45'". Остальная часть потока, омывая жаровую трубу, также постепенно вводится в нее. В центре, внутри трубы, подводящей основное (газообразное) зоплнво, расположена дежурная газовая горелка 8.
Жаровая труба, так же как зкран и корпус, изготовлена из листовой стали !2Х!8Н9Т. Она опирается фланцем на корпус камеры н центрируется по проточкам на циляндрической обечайке горелочного устройства. Около смесителя установлены четыре шпонки, обеспечивающие свободное тепловое расширение жаровой трубы в осевом и радиальном направлениях, Экран фиксируется в корпусе с помощью четырех штифтов 7. Температура рабочих газов, выходящих из камеры промежуточного по,,огрева, так же !073 К (как за основной камерой сгорания), Теплонапряженность рабочего объема камеры промежуточного подогрева газов 2!О кДис1(ма ч Па), относительные потери полного давления составляют 3 "а, температура стенки жаровон трубы не превьппаег ! !23 К, коэффициент полноты сгорания топлива и„=: 0,9о —.' 0,99.
Энергетическая газотурбинная усгзновна ГТ- )00-750 ПО ЛМЗ (см. рис. 77) также наряду с основной камерой сгс озппя 4 имеет и камеру сгорания промежуточного по чгр в1 газов 15. Конструкции обеих камер принципиально один: коныс — тр;бчазс-кольцевыс с обратным поворотом потопа. Оглич: к.тся опп линь отдельными деталямн и размерамп нз-за различия; зпам тров раоочего тела.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
