Камеры сгорания газотурбинных двигателей Пчёлкин Ю.М. (1014167), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Толстый слой отложений, изменяя аэродинамику потоков, ухудшает условия горения и искажает поле температур за камерой. Частичный отрыв коксовых отложений пз-за вибраций, термических деформаций при смене режимов работы и других причин приводит к эрозии и повреждениям лопаточного аппарата турбины, к отложениям твердых частиц на лопатках и сильному искрению за камерой сгорания. Трещииообразования на детапях камер сгорания. При длительной эксплуатации можно наблюдать усталостные трещины на наружных корпусах (кожухе) камер, экранах и жаровых трубах.
Трещины возникают особенно часто в зоне сварных швов. Причинами их образования могут быть и вибрации и частые смены температурного режима деталей, под действием которых растрескиваются края отверстий в жаровой трубе, чему способствуют внутренние напряжения, остающиеся в результате штамповки, а также задиры, царапины и др.
Растрескивание материала связано с неравномерностью температуры по стенке трубы. Если этот дефект своевременно не замечен, то прогрессирующий процесс растрескивания может привести к выкрашиванию кусков металла и попаданию их в проточную часть турбины. Неточности изготовления и сборки деталей. В качестве примера характерец случай неточного изготовления выходного конуса с опорным кольцом жаровой трубы камеры. Кольцо хвостовика скользит при тепловых расширениях жаровой трубы по шлипам в кольцевой опоре корпуса.
Ошибочное изготовление хвостовика в виде конуса обусловило при удлинении жаровой трубы вследствие нагревания заклинивание стыка в кольце и изгиб трубы. Материалы деталей камер сгорания. Некоторые детали и узлы камер сгорания работают в тяжелых условиях. Это прежде всего относится к жаровым трубам, деталям форсунки, фронтовому устройству, газосборникам, экранам и др. Омывающие их газы имеют высокую температуру и содержат кроме кислорода некоторые агрессивно действующие на материалы вещества, такие, как пар, углекислый газ, сернистый ангидрид, а иногда и особо вредные соединения ванадия, натрия и др. Для уменьшения коррозии и увеличения долговечности деталей помимо особых требований, предъявляемых к топливам, и специальных мероприятий по его очистке необходимо предъявлять особые требования и к материалам.
Конструкционные материалы основных деталей камеры должны быть жаростойкими, коррозионно-стойкими в газовой среде при ябв В качестве приыера приведем некоторые марки сталей и рекомендации по их использованию. Так, например, жаровые трубы должны работать при температуре 973 — 1173 К и более. В низкотемпературных транспортных ГТД и в стационарных ГТУ их иногда изготовляют из хромистой коррозионно-стойкой стали 12Х!8Н9Т, когда температура металла жаровой трубы не превышает 1023 К (! 073).
Здесь может применяться и малолегированная сталь 12Х!8Н!ОТ, сталь 08Х!8Н10Т и 20Х23Н!8. При температуре стенки до 1173 — 1233 К используют хромоникелевые стали ХН67МВТЮ, 08Х!8Н12Ь, ХН75МБТЮ и !ОХ!!Н20ТЗР. При более высокой температуре, до !273 — 1373 К применяют стали ХН78Т, ХН77ТЮР, ХНООВТ6 и др. Никелевые стали ХН77ТЮР и др. содержат до 80% никеля, они имеют высокую стоимость. Экраны камер сгорания, переходники и газосборникн изготовляют обычно из сталей !2Х18Н9Т, 08Х18Н!2Б и др. Корпуса камер сгорания стационарных ГТУ нередко выполняют из обычной углеродистой стали СтЗ, Ст4, стали 1О, если температура корпуса не превышает 573 К (623 К).
В более напряженных условиях работы двигателя и для корпусов камер используют сталь 12Х!8Н9Т и др. Детали форсунок изготовляют из сталей ШХ15, 15Х, 38ХА и т. п. Топливные коллекторы и трубопроводы часто выполняют из стали 12Х!8Н9Т. Основные элементы корпусов (диффузоры, переходники) камер сгорания авиационных ГТД сделаны из различных алю. миниевых сплавов. В табл. 7 приведены составы отдельных сталей. 7. Состав некоторых жаростойких сталей и сплавов, % с сг ы мв а! Мв Марка 0,6 — 1 0,15 0,5 — ! 1,8 — 2,3 1,1 — 1,4 0,6 0,4 0,8 0,7 0,8 1 0,07 19 — 22 0,12 19 — 22 0,08 15 — 18 0,34— 0,4! О,!2 0,08 0,1 ХН77ТЮР ХН78Т ХНЗОТБЮ 37Х12НЗГЗМФБ Основа То же 0,8 2 0,8 0,4 0,8 0,7 17 — 20 19 — 22 23,5— 26,5 26 — 29 12Х18Н9Т ХН75МБТЮ ХН60ВТ 0,35 1,8 0,5 0,7 0,6 2,8— 3,5 0,1 ХН70Ю высоких температурах, а иногда и жаропрочными.
Необходимо, чтобы металл жаровой трубы имел незначительную чувствительность к местным концентрациям напряжений и достаточно высокий предел выносливости при больших температурах. Отдельные злементы форсунки сопла, детали камеры закручивания должны противостоять истиранию и изнашиванию. Очень важно, чтобы все.
материалы достаточно легко обрабатывались механически, штамповались и т. д., имели невысокую стоимость, удовлетворяя в каждом конкретном случае ряду специфических требований. ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Средний состав некоторых жидких топлив в мокяриых долях, е,' Топлива 2. Некоторые данные о природном газе Места- рожден не Место. рождение а Ьи ау а "а а , а ан ел аа » Показатель Показатель а а а8 а а « а аа аа 0,73 0,765 !7,14 9,44 9,5! !6,72 !6,8 70,99, 23,24 0,37 36,2 36 48,8 46,9 5,39 ) 3.
Теоретические температуры горения некоторых топлив „Ь а «Ы „Ь й »е а и ааа анп »е а Й а а И ежа Ь и а а н и ст а н а » а Топлива Топливо »а ° т йн анн а «а » а. 30,5* 2283 43,9" 2!98 !2,7 2303 10,75 2243 10,84 2123 ! Метан Природный газ: ставропольский саратовский дашавский 35,5 2283 36,2 2283 36 2288 35,5 2288 " Данные приведены в МДж/кг.
268 Для реактивных двигателей Дизельное и моторное Мазут флотский Ф-!2 д Объемная доля, а/а: сн сн сн сн, с,н„ СО Хз Массовая доля, %; ср НР ОР хр Каменный уголь Керосин Окись углерода Водород Водяной генераторный газ 98,? 94 0,6 1,2 0,3 0,7 О,! 0,4 0,2 О,! О 2 0,2 3,3 ср Нр зр Ар Ор+ хр еер 86 !4 86,48 12,8 0,3 0,02 0,4 0 86,7 10,36 0,97 0,2 0,77 3 86,34 !1,12 1,96 0,1 0,48 0 Плотность при =-0,!МПаи Т= 273К, кг/смз Малярная масса Стехиометрическое количество воздуха: мз/мз Еа, кг/кг Низшая теплота сгорания: 'ОР!, МДж/мз Я, МДж/кг 4. Состав и основные характеристики природного газа Месторождение Показатель шебалин- бугурус- туамз- 1 ишимское ланское зииское ~ баевское елшан- ское дешан. скос 98 92,3 93,8 0,5 2,2 4 0,2 1,1 1 0 1 1 ! О 5 0,5 0,2 О,! 0,1 О,! 1,! 3,4 0,4 35,5 36,5 38,2 1,36 1,305 1,301 5.
Состав н основные характеристики генераторных газов Продувоч- ныа газ смешзнныа газ Ф х и ее мо н оо о о о зан з ю з а о н он ач з ю з Показатель Объемная доля, %: н СО сн Тяжелые углеводороды Нб СО 1чв н др. О„, МДж/ ' Тш К Содержание пыли в 1 г/мз газа, г/мз 0,9 48 50 33,4 38,5 23,8 0,5 0,5 6,9 0,4 0,4 0,2 06 б 145 64,2 6,4 3,8 4,6 10,3 1 1,3 1073 948 543 1О П р н м е ч а н и е. Объемная доля Ов составляет 0,2 %.
6. Состав газов подземной газификации углей Объемная доля, % ОР, МДж/мз Месторожден не сс ! сс ) н, ! сн, ) н, ! с, 1О 12 — ! 5 1,5 — 2 0,4 — 0,8 63 — 64 3,62 ! 5 — 19 ! 4 — ! 7 1,4 — 1,5 — 53 — 55 4,19 9 — 1О 9 — 1! Подмосковное Горловское Объемная доля, %: сн сн сн, сн, сн, Н,б СО О Нв и др. цр, мдж/ ° о, мз/кг ?6,7 35,8 4,5 18,1 1,7 !5,3 0,8 7,5 0,6 4,1 1 1,3 0,2 0,2 14,5 14,7 33,7 54 1,132 1,304 2,3 11 8.8 16,9 0,2 1,7 0,2 0,1 !4 5 !1,! 73,9 58,9 1,463 4,05 973 608 10 45 44,5 17,4 16,5 5,4 2,5 5 0,3 1,7 6,7 53,2 1,287 13,5 14 27,5 25 0,5 2,2 0,4 0,2 1,2 5,5 6,5 52,6 50,5 5,15 5,9 !023 603 1О 45 7.
Примерный состав газов, получаемых при различных технологических процессах Объемнап доля,;4 ор, МДж/ма рр, в' МДж!мз !'аз со,~со~о,( н,~сн,~ сан ! ы, Коксовый камен- ных углей Коксовый сланца Полукоксовый ка- менных углей Нефтяной Доменный газ — 3 — !2 58 10,5 28 — 2,7 0,3 28 — 38,4 42,! 58,5 3,9 4 8. Соединения, образующиеся при сжигании мазута, и температура их плавления Температура плавления, К Соединение Фпрлаула СаЧОз Ванадат кальция Окись железа Сульфат кальция Ортованадат магния Пированадат кальция Ванадат железа Пированадат никеля Сульфат натрия Метаванадат железа Ортованадат натрия Сульфат никеля Метаванадат кальция Метаванадат магния Пятнокись ванадия Пировападат натрия Метаванадат натрия Ванадат натрий-ванадия 19?3 гезОз СаБОа МйзЧаОе 1838 1723 1393 СазУзОт геуаО, 2 и'1ОЧзОа 1Ч аз5Оа 1288 1273 1173 1153 Ме,ОзНаОа 3Ха,ОУ,О, рт'РВО 1133 1123 1113 СаЧ О МдЧзОа 1051 973 ЧзОа 948 2МазОЧ,Оа 913 74а ОУ,О, ИазОЧаОа5УзОа 903 898 270 3 6 1 56 22 2 1О 15,9 17,9 15 16 — 39 24 3 3 16 6 18 5 13 9 — 9 54 7 8 25 3 28 2 ГОСТ 10227 — 62 а Характеристика тоилиаа Оы с.а 1- О.
О ТС-1 Т-2 Т-1 Плотность Рг, ггсиа, не более 0,8 0,775 0,755 423 333 Температура начала кипения, К 448 438 4!8 Температура перегонхи !О % топлива, К, не выше: 50% 498 503 468 90 о,о 543 503 523 553 523 553 543 563 98 йо 598 Кинематическая вязкость, ма1'с, не более: !,5 !,25 !,05 !,5 !,25 (4,5 !6 8 6 !6 !6 60 прн 293 К при 3!3 К 2!3 2!3 2!8 Температура начала кристаллизации, К, не выше 303 301 3!3 30! Температура вспышки в закрытом тигле, К, не ниже Массовая доля, йо, не более: О,! 0,25 0,25 0,05 О,!О 0,05 серы (общее) 0,005 0,005 0,003 0,003 0,003 0,003 золы др, 124дж1'хг 42,9 42,9 43,! 43,! 43,!2 42,9!4 П р и м е ч а н и е. Механические примеси, вода, растворимые в воде кислоты и щелочи, ванадий, натрий, смолистые вещества отсутствуют.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
