Пилипенко В.В. - Гидрогазодинамика технических систем (1062127), страница 14
Текст из файла (страница 14)
1. Попов Е.П., Вальт<в И.П. Пркблвленные методы исследования вэлвнеЙыых ввтоматйческих систем. - М.: Физыатгнз, 1960. - 792 с. 2. Гризодуб Ю.Н. Применение теорйй пассивных четырехполюсввкоз к расчету распрострэйения колебеный давления в Разветвленных гидравлических системах евнадвигателей. - Изв.
АН СССР, Сер. Автоматика и телемехеника, 1950, Т. и 2, с.П6-120. УДК 621. 43. 054 А.Г.Головач ИССАЕДОВАНИЕ ВЛНЯНИЯ ДАВ)(ЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПДИВНОИ СМЕСИ НА МАКСИМАЛ)Н(Е ДАВАЕНИЕ В КА)ЕРЕ СГОРАНИЯ'ПРИ ПУЛЫАЦИ(НН(М РЕКИМЕ ГОРЕНИЯ Наибольший коэф)нциент полезного действия имеют порэневые дзвгатели периодического действия: автомобильные и другие моторы, судовые, тракторные и другие дизели. В этих двигателях воздух всасывается из атмоо4юрм, затем топливнея смесь воздуха с горючим сивмается порпняьщ, подвигается, а продукты сгорания имеют высокое давление и температуру.
При этом часть энергяи рабочего павла используется для предварительного скатия, топливной смеск, сгорвщей в последулщем никла. Теплотехнические устройства стзциоварнога горения, такие кзк котельные и другие установки, авиационные газотурбинные реактивные двигатели, на разработку которых затрачено очень много сил и средств уступают по КПД порпневым двигателям. В этих устройствах горение принципиально не мелет быть осуществлено при давлении в кэыере,боль- 99 ыия подачи. Поэтошу соверэенствовзние, нэпрнмер геэотур бивнях двигателей, дсстигветоя в основноы за счет увелкчевия девле яия после коьюрессора, что влечет за собой увеличение модности и г баратов турбины, т.е.
эа счет увеличенил отбора энергы после каме. ры сгорания дяя увеличения давления подачи топливной смеси на вхо. де в кэьюру сгорания. известны бескомпрессорные двигатели периодического действияпульсируюцие воздушно-реактивные двигатели ~ПуВРД), в которых топливяая сьмсь всасыввется из атмосферы и сгорает отдельными поржныэ а также пульсируюхке устройства, при~юняеыые в ыеталлургин, горном деле и лр. Усовершенствование этого класса устройств достигается также ээ счет увеличения давления подачи путем отбора энергии, полученной при сгорании порции топливной смеси, подаваемой в камеру сгорания для горения в послещюлеы цикле. Такие устройства разработаны в нашей стране, а также за рубежом ХТ, 3, 7/. Техническая и патентная литература по вопросу пульсзционного горения достаточно обширна, но основной вопрос влияния давления подачи на давление в камере сгорания при пульсации до сих пор не исследован.
Зксперименты /3, 47 по пульсируюцему горению в трубах показывают, что при подаче топливно-воздушной смеси под небольшим давлением после заполнения камеры сгорания и вспышки происходит скачкообразное возрастение давления в несколько раз, затем горение практичесэл при постоянном давлении и аналогичное скачкообразное падение давления нилл атмосферного, что облегчает последухщю продувку камеры сгорэнкя за счет внерционного эффекта /87. Газомнамическую картину рассматриваемого процесса с достаточной степенью приближения к реальности можно представить слелухшим образом. Тоню~зная смесь, зеполнизшая; меру сгораыия, находится под давлением ,~ ; после вспышки б~авлевие скачкообразно увеличивается до г, , возникает уда|жая волна, двикушаяоя по вмхлопношу тракту, и затем - истечение продуктов сгорания.
Будем считать. что пловадь горения У и его скорость ю,. постоянны, что достаточно близко к истине, например, при горении в .трубах. После полного выгорэния топливной смеси некоторое время продмжается процесс истечения, пока не опорокнится кзвюра сгорания. При этом девление з ней резко понижается, возникает иэвестныи из теории пульсвруюэих двигателей инерционный эффект с'5, Ц7, который позволяет в ПуВРП отказаться от компрессора. 94 Текин образцы, нульсирувций процесс гор горения состоит ыз олену~ ц х тактов: заполнение кеьшры сгорзнвя тспщ ноц оюсьс под левле— зяеы полечи Ф;, вспышке и окачкообрззное увеличение не яззлеякя .цо , горенке пры высоком давлении ф, ыотеченне и „ з ° Родуктов ого~я и пщценке давления в квюре сгорания ниле х), снова запев„ке и далев цикл повторяется в порядке, описзнном выше.
Ствпионврное горение не монет быть осуществлено при дезлевзн з кемере сгорания, больвем давления подачи. Тащем образом, с термодзнвыической точки зрения пульсируацее' горенке более афцвктизно,чем степнонврное ° В уствновизлемся (хотя и на мвлый период) рекиме горения ястеченыя при постоянном дввленви ф при сгорении объеме отр .ц(„уг ят бюси образуется больший объем л$.„М~~ Гд~О продуктов сгорения. Увеличение объема продуктов огорения по срввнениш с объемом исходной смеси выэывввт движение гвзсв к срезу выхлопной трубы с рвс- ходом ~~зЩ ЫСрф д для продуктов сгорания (г) ,ф лф ° л'р ц) д где 4, Гл - газовые постоянныв.
При горенки при постоянном дввяении ь,ф. В случвв горениш бензовоэдушной сюси в ПТВРД для сгорвния 1 кг бензина требуешься 15 кг воздуха Айl, т.е. г-б /~'.б/д; ГДЕ б',, Ця — РВСДОДЫ ГОРШЧЭГО И ВОЗЛУХЯ. ТОГДа Ж' О~ СГЛЬ', а иэ (3) и (3) кмеем (3) л (4) ,э ')) ~ох = (' г,) . 4Ф, Если отношение площвдей проходного сечения камеры сгорания и выхлопной трубм больше критического, то скорость течения на выходе из кзмеры сгорения становится равной скорости звука и-,т н тог- 95 у' су» ''лЪ лЬ ~/гу вгФ ~ я (1) где и — скорость течения гвзов к выходу; Я„- площадь поперечного сечения квмеры сгорания.
Коэффициент увеличения объема )) мозно опенить, пользуясь урвзненияыи состояния газа в камере сгорания до и после сгорения: дця смеси ц) мозно записать в виде яе/ у~ -4~ +,„в-//, влы с учетом (4) ,ф /нр ~ар * "'(. ~~ Б.ы/ — — - / / далее необходимо рассмотреть анвргетнчеснне соотношения вешв чнн, нэменяаввхся в процессе горення. Известное уравнение дввзввх, сплсшвой среды прв нзмевеннн фазового состояния, в том чнсле прз, ренин, полученное Н.П.Стенюновнчем Д/, имеет внд ю А' яг /о- // — -,тр — е /'— ду оР лу гяв л - коефьвцвент нзеввтропы.
))ля нашего случая горення п)ж постоянном давлении вто ураввенне упрощается: ,7-/ ~Н' л пу /' '%/ (6) Теплотворнея способность тсплвва // известна, поэтому где д — удельный вес смеси перед сгоранием. С учетом (5) - (7) получаем л / '// тг/ л-1 Ф'//' л ',~ ( г (7) где 3/ ' ~~/Г/" г/ «~ Теперь эапювем баланс тепле до и после сгорания топленной смеси зя * г, /л - Г). Тогда после преобразования (9) веем 3 $Р 5~. 6~г.,~ Ф4~ееСрм//, (9) где ~'., б'. - расходы топлнвной свеса н продуытав сгорвыыя; ~/з - теплоемкостн; - температура топливной смеси на входе в вамеру сгорания.
Если счытать, что сватые нзоэятрсшнчеспое прв я зм/, то удельная энергия, затраченная ва сватне горючей смеси в.переходном реввме (от начала горення до установившегося режима горения прв постоянном девленнн), определяется так: ,т-т /'- 3,г — ° з — я, Г' л т л г ((0> где Рг* т,л.
т ф гг,/~ Гэмl г уравнения (8), (10) позволяют вычнсопьть заеаскмость г . Гр/, т.е. л ~ т 1 3 зелнчнну анка дэвлення прн Горенэн ст язвления подачи топливной смеси. Ря() Крнвач Я=ГУс",г долэна проходить хотя бы через одну зкспэрнкентальную точку. По данным Д,67 прн эсасыэанин воздуха аз атмос$еры, т.е.
прн д =1105 Па давление в квмерэ сгораныя (1,5-:2) 105 Па и температура д до 2000 К. Используя зты дэнные,вычнслаем коэф4нцкенты ф, л и получаем кРивые хь /Г»/, ° Р,5/,пока- и У дт У с щ~Уя ванные на рисунке. Уке при давлечшн р = 6,2 10 Па па входе в камеру сгорания 5 пнк давления в камере поднимается до д = 50,7 10 Па, что сравнимо с параметрзмк двигателей внутреннего сгорания. Соответственно растет тяга и, главное, К(П(, что нмзэт определявшее значение. Полученная по (8), (10) тсоретяческая кривая роста температуры горения в зависимости от давления подачи (см.рисунок) показывает, что деле прн небольшом увелнченни ~( мокно достичь заметных результатов прк использования способа скигання топлива с предварительным скитанием топливной смеси, например, в городских котельных установках, теплоцентралях и др.
Проведенные авторсм экспериментальные исследования моделей пульснруюлнх кеьшр сгорания подтверкдают налкчне таких возмокностей. Прн увеличении давления подачи выше 10 105 Па давленые в камере сгорания растет очень бмстро. Так, прн давлении подачи,л = 45. 105 Па давление в кемере уке достигает 813 1У Па, Как известно, в некоторых днзелях горенке происходят прн давленкя оолее тыся вз бар ( > 10-' Па). Результаты проведенного исследования позволяют оценить возмок- ности ннтенси$икапнк процесса горения путем увеличения давления и , теьшературы. 1, А.с„89ОСЭО (СССР).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
