Процессы в камерах сгорания ГТД Лефевр А. (1014188), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Обычно прибор показывает процент пропускания света, и, таким образом, при градуировке по концентрации частиц дыма его шкала нелинейна. Фотодымомер фирмы «Роллс-Ройс» по принципу действия подобен дымомеру Хартриджа. На его шкале 25 условных единиц соответствуют ослаблению света на 3 ь/а (что получается при установке на пути светового луча тонкого прутка). Шкала линейна по коэффициенту пропускания света.
Применительно к газотурбинному авиационному двигателю 25 ед. по фотодымомеру визуально соответствуют слегка дымному шлейфу. Фильтрационные методы Очевидный метод измерения дымности заключается во взвешивании фильтра до и после пропускания через него известного объема задымленного газа. Собранный на фильтре материал может затем быть подвергнут микроскопическому исследованию или химическому анализу с целью определения структуры и состава частиц. Альтернативой взвешивания является сжигание собранного материала до СОм количество которого затем измеряется. Если для одной и той же пробы газа выполняются и взвешивание, и дожигание, то может быть определена доля углерода в частицах дыма.
Данный метод широко применяется, особенно в исследовательских работах, но наибольшее распространение получил метод, связанный с измерением отражательной способности закопченного бумажного фильтра. Этот метод обычно предпочитают при проведении регулярных измерений дымности. Известный объем газа пропускается через бумажный фильтр, а затем измеряется коэффициент отражения света от потемневшего фильтра.
Процедура измерения требует только наличия фильтродержателя, расходомера и откачивающего насоса. Закопченные бумажные фильтры, полученные таким образом, могут храниться сколь угодно долго, и их отражательная способность может быть измерена с помощью фотоэлектрического рефлектометра в любое удобное время. Единственный неясный аспект рассматриваемого метода — это связь между коэффициентом отражения фильтра (т. е, его потемнением) н массовой концентрацией частиц дыма.
В принципе эта связь может быть установлена посредством улавливания и взвешивания частиц дыма, содержавшихся в известном объеме газа. Опыт показал, что. Выбросы загрязмяващми атмосферу веществ если дым состоит в основном из углеродистых частиц, источни. ком которых является неполное сгорание топлива, то соотношение между потемнением фильтра и концентрацией дымовых частиц относительно постоянно для различных источников, дыма. С целью стандартизировать оборудование и методику измерения дымности выхлопных газов авиационных газотурбинных двигателей Общество автомобильных инженеров (5АЕ) США в нормативном документе АКР 1179 предписало применять Рис.
1!.33. Схема системы отбора проб газа при измерении его дымности. 1 в двигатель; 2 — пробоатборник; 3 †клап Уа  — фильтрадержатель: 5 в перепускт  †рабоч лннияс у в фильтр грубой очистки;  †клап С: у †клап В; 10 †клап В( М вЂ вакуумн насасг 12 в ратаметрг !3 в газовый счетчик !измеритель обьема газа); И вЂ выхл. фильтровальную бумагу ватман № 4 при использовании метода закопченного бумажного фильтра. Показания рефлектометра используются для вычисления числа дымиости (5А!) по соотношению (11.7) где Я вЂ” абсолютный коэффициент отражения закопченного фильтра, гго — абсолютный коэффициент отражения чистого фильтровального материала.
Документом ЯАЕ определена строгая последовательность операций при анализе и обработке данных, и к нему следует обращаться при необходимости в более детальной информации. Рекомендуемая система отбора проб газа схематически показана на рис. 11.33. При условии тщательного выполнения всех предписанных процедур точность метода составляет ~3 ед.
ЯЛ1. 526 Глава 11 ИЗМЕРЕНИЯ ВЫБРОСОВ Главное требование к любой системе отбора проб газа заключается в том, что она должна обеспечивать представительность пробы и сохранение ее химического состава. Чтобы избежать изменений в составе пробы н предотвратить потери части компонентов пробы при ее прохождении по отборной магистрали, требования ЕРА предусматривают поддержание температуры магистрали на уровне 150~5'С [107].
Это означает, что и температура стенки магистрали, и температура газа должны контролироваться термопарами, ЕРА предписывает также, чтобы длина отборной линии не превосходила 24 м при измерении дымности и 23 м при измерении выброса газообразных веществ. Внутренний диаметр магистрали должен быть между 4,6 и 8,1 мм, а время пребывания газа в ней не должно быть больше 2 с. Эти предосторожности принимаются для того, чтобы предупредить возможные изменения в пробе из-за конденсации. Кроме того, для обеспечения уровня турбулентности, требуемого для перемешивания пробы газа и предотвращения благодаря этому агломерации частиц сажи, числа Ке потока в магистрали должны быть выше 3000. ЕРА установило также требования к конструкции пробоотборника и его расположению относительно сопла двигателя.
В работе [107] подробно описана практика регулярных измерений выбросов газотурбинных двигателей на фирме «Пратт- Уитни», возникающие при этом проблемы, методы анализа и обработки данных. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЙ НА ВЫБРОСЫ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Уровень выброса загрязняющих веществ от газотурбинного двигателя заметно меняется при изменении окружающих условий. Так, например, повышение температуры н уменьшение относительной влажности атмосферного воздуха приводят к уменьшению выбросов СО и ОНС н увеличению выброса НО, [108].
11оэтому при установлении соответствия стандартам на вредные выбросы важно иметь подходящую методику приведения измеренных уровней выбросов к стандартным окружающим условиям. Некоторые исследователи занимались этой проблемой, и ими были предложены выражения для поправочных коэффициентов, позволяющих проводить коррекцию результатов измерений для всех рассматриваемых компонентов.
Приводимые ниже соотношения взяты из недавней работы [109], проведенной по инициативе ЕРА. Рассматривается только выброс МО„, поскольку задача ограничивается тем, чтобы продемонстрировать применение метода коррекции. Дополнительную информа- Выбросы загрязняющих атмосферу веществ цию о корректирующих соотношениях как для ЫО, так и для СО, БНС и дыма, полученных с помощью регрессионного анализа, могкно найти в указанной выше работе. Поправочный коэффициент определяется как Сг = 1стУитм~ где 1„— удельный выброс вещества при стандартных атмосфер- ных условиях, а 1втя — измеренный удельный выброс, Например, поправочный коэффициент для ХОк, учитывающий изменение температуры, определяется из выражения Сг (НОк Тз) = ехр (Кть ио„(Тз, ст Тз, ткв)~, где Кгт, уо — температурный коэффициент, равный Кттно„= 1 (па) = 0,001735 + 0,000107 (ла).
Здесь пк — степень повышения давления в компрессоре, Т,, „— температура воздуха на входе в камеру сгорания при стандартных атмосферных условиях, Тз, — температура воздуха на входе в камеру сгорания во время измерений выбросов. Аналогичные поправочные коэффициенты могут быть определены по соответствующим формулам для СО, УНС и дыма. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Физические и химические процессы, определяющие уровни выброса четырех основных загрязняющих веществ, СО, ()НС, ЫОк и дыма, достаточно хорошо изучены, так что авиационные двигатели могут быть сконструированы таким образом, чтобы удовлетворить стандартам ЕРА 1979 г.
Поэтому исследовательские программы, предпринятые несколько лет назад по инициативе ХАЗА и имевшие целью снижение выбросов, следует считать в высшей степени успешными. Кроме того, прогресс в некоторых областях, включая совершенствование способов подачи топлива, зонную организацию горения и камеры изменяемой геометрии, должен привести не только к снижению выбросов, но и к улучшению других важных характеристик камер сгорания, прежде всего к расширению пределов воспламенения и устойчивого горения. Исследования с целью получения ультранизкнх уровней выбросов на основе концепции сзкигания в камере бедной гомогенной смеси находятся пока на ранней стадгш. Необходимо еще решить ряд важных проблем практического характера для бедных смесей, в том числе проблемы «бедногоз срыва пламени, высотного запуска и проскока пламени, а также обеспечения достаточной степени испарения топлива п смешения его с воздухом.
Глава Н 528 ОБОЗНАЧЕНИЯ А— А, С— а, Ь, с— 1— ЛГ, П— ЛГваал Р— ЬР— Р— Ке— г— 5— Т— та— *Г'— х, д, 3— Х Ча яа Р Ф площадь поперечного сечения камеры сгоран эмпирические константы; константы; доля воздуха, участвующая в горении; удельный выброс; протяженность зоны горения„ порядок реакции; массовый расход воздуха; давление; перепад давления; газовая постоянная, коэффициент отражения; число Рейнольдса; скорость реакции; степень неравномерности; температура; температура воздуха на входе в камеру; время„ объем; объем зоны горения; константы; отношение топливо/воздух; коэффициент полноты сгорания топлива; степень повышения давления в компрессоре; плотность; коэффициент избытка топлива (эквивалентное ние); время пребывания ия отноше- Индексы доп — допустимый; изм — измеренное значение; п.
з — первичная зона; пред — предельный; ст — стандартное значение; Х вЂ” общий, суммарный Только в области математического моделирования прогресс был медленным. Возникающие при этом трудности велики, но наблюдающиеся тенденции в конструировании камер сгорания, усилившиеся вследствие предъявления в высшей степени жестких требований по выбросам, привели к значительному упрощению конструкции и рабочего процесса камеры, по крайней мере в отношении горения. Это должно создать новые возможности для успешного применения математических моделей в проектировании и доводке камер сгорания. ЛИТЕРАТУРА К гл.
1 1 А. В. нтюй, Тце Реяхп апй Рече!аркен! о1'НМЬ Рег(оппапсеСотЬизтагз, ЬестигеБсг(ез 93, Чан Кзппап 1пзпйиге Гот Г1шд Рупвнкз, 1977. 2 %( Реасап, А Бшчеу оГ тЬе Сиггеп! Бене аГ Гйе Атт в Саз Тцгйм СогпЬыт1ап ('!вгпЬет Рсяап, Ргас. !тт. МесЬ, Ент. Гонйогг Рагс ЗА', чЫ.
183, рр. 1-8, 1969. 3 й. С. АдЫпз, А БЬогт Р!Йыег нзтй Г.он Ргеззит Ьозз, Тгапз. З. МиМз Етгх., чо(. 97, рр. 297-302, 1975. 4 й. А. ЗетН, ТЬс Г1аве БтаЬПйу апд Неа! Ве(сте Вате! оГ Бате Сап-Туре СоптЬця!оп СЬавЬегз, Ец;МЬ Бутраянт (Гигегпанагта!) он СагнЬтяноя рр. 1014-1027, %18!апн анй %ПЫпз, ВаШвоге, 1962. 5 !. Р. Ьопрней апд М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
