Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Добавочное топливо поступает в основную зону горения после смешения с большим количеством воздуха, втекающего через два ряда завихрителей. Закрутка втекающего воздуха завихрителями обеспечивает быстрое смешение с образованием однородной бедной смеси. Вариант камеры типа «Ворбнкс», показанный на рис. 11.26, продемонстрировал наилучшие характеристики выбросов, пол- 510 Глава 11 ноты сгорания топлива, поля температуры газа на выходе и потерь полного давления. В табл. 1!.4 сопоставляются уровни выбросов камеры типа «Ворбикс» с данными серийной камеры сгорания, а также с уровнями, допустимыми по стандартам ЕРА 1979 г.
Из таблицы следует, что камера типа «Ворбикс» позволяет выполнить требования стандартов 1979 г. по выбросам вредных газообразных веществ. Но допустимый уровень дымления значительно превышен. В ходе автономных испытаний камеры уровень дымления не измерялся, так как он был Таблица 11.4 Хярнктериствкн загрязняющих выбросов для двигателя 379Р-7 с камерой сгорания типа «Ворбикс» Узенькие выбросы, г1«г дым, ед.
5АЕ со иис мо, Стандарт ЕРА 1979 г. Серийная камера Камера типа «Ворбнкс» 4,3 10,4 3,2 0,8 4,8 0,2 3,0 6,8 2,7 19 4 30 Малоразмерные двигатели Ряд новых и интересных конструкций камер сгорания был разработан в ходе выполнения программы РКТ КАЗА, направленной на снижение вредных выбросов от двигателей в классах Т1, Т4 и Р2.
К выполнению программы были привлечены двигателестроительные фирмы «Гэррит эррисерч» !двигатель очень низок и сравним с уровнем дымления двигателя ЛТ91»-7 с серийной камерой. Поэтому высокий уровень дымления, полученный в испытаниях двигателя, оказался неожиданным. Дополнительная доводка должна уменьшить выброс дыма до требуемого уровня. Судя по результатам, полученным по программе ЕСС, камеры сгорания, созданные по перспективной технологии, удовлетворяют требованиям по выбросу несгоревших углеводородов, содержащимся в стандарте как 1981 г., так и 1984 г.
Кроме того, небольшое перераспределение воздуха должно обеспечить снижение дымления до приемлемого уровня. Уровень стандарта 198! г, по СО должен быть достигнут с камерой типа «Ворбикс», но с двухъярусной камерой для этого потребуются дополнительные усилия. Камера типа «Ворбикс», видимо, позволит выполнить требования стандарта 1984 г.
по выбросу ХО„. В то же время для достижения этой цели еще потребуются значительные доводочные работы двухъярусной кольцевой камеры фирмы «Дженерал электрик». 511 Выбросы загрязнякощмн атмосферу веществ ТГЕ 731-2 в классе Т1), «Пратт-Уитни» (ЗТ8Р-!7 в классе Т4) и «Детройт дизел Аллисон» (301-Р22А в классе Р2). Концепции камер сгорания, выбранные для исследования, представлены на рис. 11.27 — 11.29. Камера двигателя 'ТГЕ 731-2 (рис.
11.27, б) была существенно переконструирована гг !лис. 11.27. Перспективные в отнодпении снижения выбросов варианты камер сгорания для двигателя ТЕЕ731-2 (64]. а — маднфинированная серийная камера; б — камера с пневматическими фарсунками: е — камера с предеарнтельиой подготовкой топливовоздуш. ной сллеси и двукзонныи горением. Г— подача топлива; у — перепуск ваздуяа; а — подача топлива дежурной зоны; 4 — смесительиые патрубки. по сравнению с серийным вариантом, показанным на рис. 1!.27,а. Она была оснащена двухрежимными пневматическими форсунками, которые устанавливались в головке, а не на внешней обечайке жаровой трубы, как в серийной конструкции.
Форсунки размещены на оси завихрителей, сконструированных таким образом, чтобы уменьшался расход воздуха в первичную зону камеры на режимах малой мощности. На рис. 11.27, в представлена схема камеры сгорания с двухзонным горением, в которой дежурная зона горения обеспечивается топливом, подаваемым через 20 центробежных форсунок, установленных в головке жаровой трубы, а в основную зону Гяйвв 11 топливо подается через 40 смесительных патрубков, расположенных по окружности фронтовой части жаровой трубы. Исследования двигателя )Т8Р-17 проводились с камерой сгорания типа «Ворбикс», показанной на рис. 11.28,б, которая была по своей конструкции аналогична камере, созданной по '1 а тб Рис.
11.28. Перспективные в отношении синжеиия выбросов варианты камер сгорания для двигателя Л Г8Р-17 1641. и-сернйнаи камера; б †каме типа «Ворбнкс»; е †каме с предварительной подготовкой смеси и двукаонным горением. 1 †све; у †пода топлива; 3 †подв вовдука череп аавикрители: а — смесительный патрубок; б †кан предварительного смеыении, 5 программе ЕСС 1для двигателя,!Т9Р-7). В камере с предварительной подготовкой смеси и двухзонным горением, изображенной на рис.
11.28,5, сделана попытка улучшить смешение топлива и воздуха в основной зоне горения путем испарения топлива до его подачи в смесительный патрубок. Топливо перед впрыском находится при сверхкритическом давлении и подогревается путем регенерации тепла стенок дежурной зоны горения; при впрыске в смесительный патрубок топливо практически мгновенно испаряется.
Первым перспективным вариантом камеры для двигателя 501-Р22А была камера с обращенным течением (рис. 11.29,б). Своим названием эта камера обязана тому, что две первые 513 Выбросы загрязнягощмк атмосферу веществ щели системы охлаждения стенок в головной части гкаровой трубы выпускают завесы охлаждающего воздуха в направлении против основного потока. Этот воздух протекает вдоль стенки головной части жаровой трубы прежде, чем поступить в зону циркуляции, возвращая тем самым в зону горения Топливо Топливо Топливо Рис.
1!.29. Перспективные в отношении снижения выбросов варианты камер сгорания для двигателя 301.Р22А. а †серийн камера; и †каме с оерагпеннмм течением; а †каме сгОрания с предка- мерой: а †каме с даукаоннмм горением. продукты неполного сгорания, попавшие в прнстеночные области. Второй перспективный вариант (рис. 11.29,в) получил название камеры сгорания с предкамерой. В предкамере топливо полностью испаряется и приготовляется гомогенная топливовоздушная смесь, которая подается в зону горения, находящуюся в секции жаровой трубы с внезапным расширением. Для регулирования температуры газа в основной зоне горения применяется завихритель с переменной площадью проходного сечения. Вариант камеры с двухзонным горением представлен на рнс.
11.29,г. Дежурная зона горения обеспечивает весь подогрев, необходимый для режима малого газа, и служит 33 Зак. 76~ 51 4 Глава 11 источником тепла для основной зоны ~орения, включаемой на режимах большей мощности. Основная зона горения снабжается бедной гомогенной смесью топлива и воздуха от шести расположенных равномерно по окружности патрубков, на входе в которые установлены пневматические форсункп. Зги перспективные концепции камеры сгорания и результаты испытаний, полученные в ходе выполнения программы, более подробно описываются в работе [64~. Основная цель данного изложения состоит в ознакомлении с некоторыми из новых схем камер сгорания, разработанных промышленностью и отражающих сложившиеся в крупнейших двигателестроительных фирмах представления об облике камер с низким уровнем вредных выбросов. Снижение вредных выбросов на режиме малого газа В рассмотренных выше программах )х)ЛИЛ основное внимание уделялось выбросам МО„которые су1пественны только на режимах большой мощности.
В отличие от них программа исследования возможностей снижения вредных выбросов на режимах малого газа 1).РЕКТ) имела своей целью существенное Таблица 1!.5 Требования по уровням выбросов программ ЕРЕмт и ЕСС в сравнении с данными для серийных двигателей Удельные выбросы, г7нг топлива Выбросы серийный двигатель утро-7 требования программы всс серийный двигатель с рб-б) требовання програпыы арент 10 20 1 4 4 73 30 2,5 47 22 3,9 СО 17НС ИО, уменьшение выбросов СО и 11НС на режимах малой мощности. Требования прог раммы по уровням выбросов приведены в табл. 11,5.
Этп требования очень жесткие, поскольку с помощью формулы 1! 1.2) можно установить, что они соответствуют полноте сгорания топлива на режиме малого газа, равной 99 7 о)б Трп варианта камеры сгорания, показанные на рис. 11.30, были сконструированы п затем испытаны в условиях, соответствующих режиму малого газа перспективного турбовентиляторного двигателя. Детальное описание особенностей конструкцшг и результатов, полученных в испытаниях, приведено в работе 171! и подытожено ниже.
515 Выбросы звгрявняющмк атмосферу веществ Камера сгорания с теплоизолированной стенкой. В этой камере (рис. 11.30, а) используется теплозашитное покрытие внутренней поверхности жаровой трубы, Тем самым допускается более высокая температура газа вблизи стенки, что позволяет ослабить влияние замораживания химических реакций. Теплозашитное покрытие представляет собой слой окиси цирконня в Рнс. 11.30.
Варианты камер сгорания, разработанные цо программе ВРЕЙТ ХАБА с целью снижения выбросов нй режимах малой мощности 1711. а — камера с тенаонаоаированной стенкой; б — камера с регенеративным воватшным окаажаеинем: а -камера с катааитинеским конвертером, толщиной 1,3 мм, стабилизированной иттрием, который наносится термическим напылением. Жаровая труба не имеет пристеночной воздушной завесы.
Ве стенка сделана двойной, причем в наружной стенке насверлены равнорасположенные отверстия для оросительного охлаждения внутренней стенки натеканием высокоскоростных струй воздуха. Такой способ охлаждения обеспечивает эффективную теплозащиту жаровой трубы при минимизации ее «замораживающего» воздействия на химические реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
