Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Наружиыи >.ориус "и в»утренний 4 защищены от теплового воздействия факела ннепшей и внутренней обечайкамн экранов 2, а в зазоре проходит .асть газа основного потока, если его температура на 473 — 573 К ни>не доиуст1 мой для материала стенки экрана. Корпус в этом с.,учао .окрыл изоляцией.
11ри более высокой температуре газа на входе в ка>геру промежуточного подогрева газов, или для обесне:ения боле надежного охлаждения камера может охлаждаться воздухом, о>бираемым от комирсссора ГТД.Схема охлаждения может быть замкнутой! (верхняя часть рис. 124, б) или разомкнутой с выходом охлаждая>щего воздуха в поток рабочих газов !1 (нижняя часть рис. 124, б). В этом случае наиболее целесообразно направлять воздух в зону горения камеры. Камера сгорания промежуточного нодогрсва газов может быть не только кольцевой, но и секционной (рис. 124, в). В этом случае упрощается схема се охлаждения (рис. !24, в), так как отпадает необходимость подвода воздуха к внутреннему экрану (корпусу).
Для более интенсивного охлаждения экрана можно оребрнть его наружную поверхность. Рас>.од воздуха в таких схемах охлаждения незначитель>чый: ! — 2 ес общего расхода газа, потери давления относительно нсбольншс. Фронтовое устройство в таких камерах специальное с воздуишыми форсунками-стабилизаторами. Системз специа. ьного охлаждения камеры промежуточного подогрева может быть использована в сложном цикле ГТУ для регенеративного подогрева воздуха (рис. !25). Воздух после компрессоров низкого (КНД) и высокого (КВД) давления, между которыми стоит промежуточный холодильник (ПХ), попадает в основную камеру сгорания (ОКС).
Затем газы направляются в турбину высокого давления (ТВД) и в первую камеру сгорания промежуточного подогре- с,, ва газов (КС1!П!) регсиеративного типа. Камера КС)7П! охлаждается специально отбираемым от .~Ц .Ц~ — е соответствующей ступени КВЛ ' ' 4 воздухом, который отводится в б следующую камеру промежуточного подогрева газов КС1!112. Здесь нагретый воздух используется в качестве нерви шого и частично восполняет недостаток кислорода в газе. Такое использова- 777 'гг сг> 227 Рнс. !24. Схемы камер сгорания промежуточного подогрева сазов: 7 — тспливс; > — наружный и внутренний экрзиы; 3 — иаружиый корпус; 4 — виутреииий корпус; б — камора сгорания прскежутсчисгс подогрева газов; б — форсунка; 7 — подвод охлаждающего ваздуха; б — отвод схлаждеющего всздуха; 9 — ребра скстеыы схлаждеиия; !б — корпус, 77 — экран; >а — стабилизатср; >З вЂ” патрубск для псдачп схлаждающсгс всзд>ха к вкутрепиему экрану Рис.
!25, Схема ГТУ с регенсратнвной камерой сгорании промежуточного подогрева газов ние охлаждающего воздуха 1 имеет еще большее значение для КСППЗ, где кислорода в газах еще меньше. Если КСППЗ отсутствует, то воздух, охлаждающий КСПП2, также идет в ее зону горения или смешивается с газамн на выходе из нее 2. Прн незначительном подогреве газов в КСПП подача малого количества топлива обычными, например центробежными, форсунками затрудняется из-за малых размеров топливных каналов и малых перепадов давлений.
Поэтому используются специальные форсуночные устройства. На рис. 126 показана воздушная форсунка, совмещенная со стабилизатором, которая расположсна на входе в камеру (см. рис, !24). Основной поток газов обтекает это устройство, а первичный газ 1 (рис. !26), закручиваясь лопатками 3 по стрелке Л, подхватывает струи топлива, вытекающие из центральной трубки при избыточном давлении Ьр =- 0,02 —: 0,04 МПа и перемешивается с ним. Затем смесь газа и топлива, обтекая конус 2 и проходя второй регистр 1, выходит закрученным потоком 1! в зону горения камеры. Расход топлива регулируется перепуском. Хорошее распыливание и смесеобразование обеспечивается значительной скоростью газового потока и его высокой температурой. Несмотря на малые расходы топлива, отверстия в трубке большие, так как перепад давлений между топливом и газом маленький. Форсунки такого типа могут успешно работать и в основных камерах сгорания. По этому же принципу в комбинированной форсунке осуществляется подача жидкого или газообразного топлива, а также обоих топлив вместе.
Жидкое топливо может подаваться по трубке (стрелка Л), как и по рис. !26. Газообразное топливо будет поступать в кольцевой коллектор в наружном конусе, откуда через ряд отверстий во внутренней стенке входит в тот же поток первичного воздуха (газа) по стрелкам 6,. Топливовоздушная смесь поступает в зону горения камеры по стрелке 6,. На рис. 127 показана схема воздушно-испарительной форсунки, которая может быть легко встроена в любую камеру сгорания. Топливо струями ! подается в поток воздуха (газа), проходящего в центральной трубке по стрелке 2. Топлнвовоздушная смесь 3 вытекает радиальными струями за лопатками 4 регистра. В зону горения смесь поступает закрученным потоком Л, 228 Рис.
!26 Схема воздушной форсуики Рис. !27. Воздушио-исиаритсльиая форсунка Принципы расчета камер сгорания дополнитель- ного подогрева газов 6„=6„+ 6,.= 6,(1 ,'— сс Л.„), (123) где 6а — полный расход воздуха в ГТУ; 6е — полный расход топлива в основной камере сгорания ГТУ; ах =- 6„66.,).,) — общий коэффициент избытка воздуха в основной камере сгорания; стехнометрическое количество воздуха. Полное количество газов 6„входящих в камеру промежуточного подогрева, содержит чистые продукты сгорания топлива основной камеры 6, „и оставшийся не использованным там воздух 6„а. Количество чистых продуктов сгорания 1з) = 1) 6а а = 6е11 + ! о).
(124) 229 Схема расчета и общий подход к проектированию форсажных камер и камер сгорания промежуточного подогрева газов остаются теми же, что и для основных камер сгорания. Для проведения расчета должно быть задано следующее: 1) суммарный расход газа ГТД 6,; 2) температура газа на входе в камеру Т„; 3) давление газа на входе в камеру ре„ 4) температура газа на выходе из камеры Т„,; 5) топливо и его характеристики К, ).„Т,; 6) класс (назначение) двигателя.
Как и при расчете основной камеры сгорания, первоначально определяется состав газа на выходе из камеры сгорания промежуточного подогрева газов. Для этого используется уравнение теплового баланса КСПП! 1форсажной камеры), из которого находится суммарный коэффициент авз избытка окислителя (газа). Для простоты будем рассматривать ГТУ' с одной индивидуальной основной камерой сгорания и одной индивидуальной камерой промежуточного подогрева газов.
Тогда на входе в КСПП! 6„= 6„х. При отсутствии каких-либо дополнительных расходов рабочего тела !хо,:ячество осг; вшегос» воз ~уха 6„, „— 6„—. 6,!.„=-6, (1; аз!.,) — 6, !! .— 1,,) = 6,!., !аз ! !. !!28>) В камере сгорания промежуточного подо~рева для повышения температуры газов от Т„ до Т„, требуется иска неизвестное количество топлива 6,, Для сжигания 1 кг топлива теоретически песбходимо количество воздуха !.„!в кг). Цо в камеру промежуточного подогрева газов поступает ие воздуха, а газ с меньшим содержанием кислорода, так что для окисления ! кг топлива его потребуется в количестве ь„,.
Величину 1„, определим следующим образом. В потоке газа 6„на 1 кг оставшегося воздуха приходится чистых продуктов сгорания п„„пп !! Следовательно, 1.ы = С.„~1 —, Общий коэффициент избытка газа в аг а, !! + а,С,) 1 ь а,.!», !126) КСПП! > г! 7., гг П ~ 'г мь~1-ь1г ~ -, 'Я=(1+~э>.'-еч)1~"~ О а (128) Правая часть равенства выражает теплосодержаиие смеси газов иа выходе из камеры при температуре Т и Первый член левой части— теплосодержанис ! кг топлива при его температуре на входе в камеру, второй — теплосодержание поступающего в камеру газа в количестве, приходящемся на 1 кг топлива. Величина Я -- часть теплоты, выделившейся при сгорании ! кг топлива, которая пошла на иагревапие рабочего тела. Она определяется так же, как и для основной камеры сгорания: Я = Ява 1~>н.о ' Юмс» " Яиел (129) где Ян„о — теплота иарообразования в продуктах сгорания; !,>„,:„— теплота, отданная камерой в окружающую среду; теплота, потерянная вследствие химического„механического недожога топливы и диссоциации.
Здесь >сплотя !);я должна быть высшей теплотой сгорания ! кг топлива»ри О 'С в смеси, аналогичной по составу смеси, имеющейся ззо Так как в этом выражении неизвестны 6.„» ах„следует составить уравнение теплового баланса, с помощью которого можно определить аз, Уравнение теплового баланса камеры сгорания промежуточного подогрева газов, отнесснное к 1 кг сжигаемого топлива, при использовании шкалы Цег ьсия, в камере промежуточного подогрева газов. Но, как и раньше, до- пустимо определение этой величины при горении в чистом воздухе. Тогда то Яйо = Рйтд+ Ошо+ Н1-т- ахт!.~)1 !.~ ! — ахА~!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
