Типы камер сгорания

Тема 12 Камера сгорания. Назначение и основные требования.

Типы камер сгорания (Кн2 стр48).

В КС осущест-тся процесс преобраз-ния хим –кой энергии топл в тепловую.

От совершенства орган-ции процесса сг-ния во многом зав-ят экон-ность и надеж-ность работы ГТД.

КС раб-ет в сложных усл-ях. В ней происх-т ряд термодинам-ких и физ/хим-ких процессов,трудно поддающих теор-ким расчетам.

К КС предъяв-ся след-щие требования:

1. Устойчивое горение топл на всех реж-х раб дв-ля и при всех возможных усл-ях экспл-ции.

2. Удовлетворительная раб при переходах с реж на реж за минимум времени при запуске дв-ля на земле, так и в в-хе.

3. Высокая полнота сг-ия топл, кот-я характеризуется коэф-том выделения тепла ξ = 0,96 – 0,98.

4. Короткий факел пламени, что уменьшает осевой размер КС.

5. Малое гидра-кое сопрот-ние газовому потоку, характеризуемое коэф-том потерь полного давл-ия σ_кс= 0,92—0,96.

6. Равномерное поле температур на вых из КС. Неравномерное поле темпера-тур газа п-д СА турбины и большая длина факела пламени могут привести к местному перегреву и прогару лопаток СА, а также к вибрациям лопаток РК.

7. Возможно меньшие диаметральные размеры, вес, объем. Совершенство КС по габаритным размерам опред-ся ее теплонапряженностью, под кот-ой понимают количество тепла, выделенное при сг-ии топл в 1м³ объема КС в течение 1ч и отнесенное к единице давл-я в-ха за компр-ром

q = (30-50)·10⁶

8. Надежность констр-ии и достаточный ресурс работы деталей КС.

9. КС должна быть проста в произ-тве, экспл-ции и ремонт.

КС ГТД подразделяют: по напр-нию потока в-ха и продуктов сгорания, по способу пода-чи топлива в зону сгорания и по конструкции и компоновке на дв-ле.

Трубчатая (индивидуальная) КС (рис27а, рис26) сост из одной жаровой трубы, располо-женной внутри кожуха. Число трубчатых камер сост-ет от 6 до10. Распологаются они равномерно вокруг сре-го корп дв-ля. Все КС сообщены между собой соедин-ными пат-рубками для передачи пламени от запальных устр-тв и выравнивания давл-я.

Объем каждой КС небольшими, что облегчает их доводку, т.к. для этого требуется относ-но небольшой расх в-ха. Они хорошо компонуется с Ц-бежнным компр-ром, неувеличивая диаметральных размеров, не требуют разборки дв-ля при замене их в усл-ях экспл-ции.

К недостаткам относ-ся: больш вес комплекта КС, большого числа уплотнений в соединениях, повышенные гидросопр-ния и наличие кожухов. Необх-о иметь газосборник

для выравнивания поля давл-ий и температур.

Кольцевая КС (рис 27б) примен-ся на дв-лях с относ-но малым расх-ом в-ха. Сост-т жаро

вая труба 3(рис28), имеющая кольцевое сечение, наружный 2 и внутренний 11 корпусы, образующие проточную часть. В передней части жаровой камеры имеются головки, где устан-ся завихрители и форсунки, число достиг 10—24 шт. и воспламенители 7.

Жаровая труба креп-ся внутри корп радиальными фиксир-ми штифтами 4, обеспечиваю-щими ее свободное радиальное расшир-е при нагреве. В осевом направ-нии жар-я труба креп-ся своб-о, что обесп-ет осевое расшир-е при нагр.

Первичный поток в-ха ч-з завихр-ли, отверстия малого диам-ра и спец–ые щели в головках подв-ся в зону горения, Вторичный п-к в-ха подв-ся ч-з неск-ко рядов отвер большого диам-ра в жаровой тр и ч-з неск-ко рядов мелких отвер-й в местах сварки жаровой камеры, где обесп-ет охлаж-ние шва и др-е участки.

Кольцевые КС отлич-ся компактностью, малыми весом и диаметр-ым размером. При срыве пламени с одной из форсунок легко восплам-ся топл от соседних форс-к. Нет необх-сти в газосборнике, т.к. кольцевые КС обесп-ют равномерное поле температур.

Кольцевые КС имеют сущ-ные недостатки: доводка КС затруднена, затруднены осмотр и замена жаровой трубы в усл-ях экспл-ции; трудно обесп жесткость тонкостенной оболочки при больших диаметральных размерах.

Трубчато-кольцевая КС (рис 27в) сочетает в себе положительные стороны кольцевой и трубчатой камер.

Тема 13 Элементы КС. Применяемые материалы (Кн2 стр52).

Диффузор --- это расширяющийся канал, в кот-ом умен –ся ск-сть в-ха, что улучает уст-сть горения и умен-т гидропотери. Конструктивно диффузор в кольцевых и трубчатых КС предст-т профилир-ную литую или сварную стальную горловину. Сварные диффузоры более технологичны, имеют меньше вес и получили распространение.

Жаровые трубы предн-ны для орган-ции в них процессов горения и смешение продуктов сгорония со вторичным в-хом. Хорошо зарекомендовали себя жаровые трубы секционно-го типа, пред-ющие собой набор узких конических колец соед-ных сваркой или клепкой.

Устройства. При помщи кот-х созд-ся зоны обратных токов, наз-ся стабилизаторами. В кач-тве стабилизатора применяют завихрители, представляющие собой лопатки.

Смешение вторичного потока в-ха с продуктами сгорания происх-т обычно в задней час-ти жаровой трубы. Вторичный в-х подводится ч-з окна или патрубки, вып-ные в стенках жаровой тр. Форма и размеры окон и патрубков могут быть разнообразным.

Смесительные патрубки обесп-ют более глубокое проникновение вторичного в-ха в ядро потока горячих продуктов сгорания, поэтому они обычно исп-ются в кольц-х КС.

Корпусы или кожухи собой цилин-кие или конич-ие оболочки, внутри которых располо-жены жаровые трубы. Корпусы явл-ся сил-м элем-том и воспр-ет доп-ные силы и момен-ты и исп-тся в кольцевых и тр-кольцевых КС.

Кожухи трубчатых КС имеют обычно подвижное телескоп-кое соед-ние с корпусами компр-ра и турбины.

Жаровые трубы не вкл-ют в сил-ю сист дв-ля, т.е. крепят в корпусе КС так, что обесп-тся свободное темпер-ное расш-ние при нагреве. Контролируют установку рабочих форсунок по оси жаровой трубы во избежание их перекоса и прогара жаровой камеры, контроль свар-ные швы при помощи рентгенснимков.

Применяемые материалы.

Материалы, применяемые для изгот –ния отд-ных деталей осн-ых и форсажных КС, выби-рают в завис-сти от темпер-ры при работе.

Для нар-го кожуха, нагрев до 700⁰С, можно применять углеродистую сталь 10, при выс-х темпер –рах исп-ют нерж-щую хромоник-вую сталь с титаном 1Х18Н9Т. Устойчив про-тив окисления, обл-ет выс-ой пластичностью, допускает глубокую вытяжку и др-е виды хол-ной штамповки, хорошо сваривается при сварки.

Для изгот-ния жаровых труб, где t=900-980⁰С достиг необх-мы жароупорные материалы, удовлетворяющие следующим требованиям.

1. Качества и прочности при выс-х раб-х темпер-х.

2. Устойчивости к газовой коррозии при выс-х Т⁰С и нейтр-сть к продуктам сгорания.

3. Стойкость к изменений Т⁰С от макс до миним-ой, к растрескиванию и короблению.

4. Повыш-ная теплопров-сть для ум-ния степени перегрева отд-х участков жар/трубы

5. Хорошая технологичность обработки.

Для жаровых труб КС работающих при Т⁰С=800⁰С применяют сталь ЭИ402(ОХ18Н12Б), ЭИ435(ХН78Т).

Для КС раб-щих при Т⁰С=900⁰С применяют сталь ЭИ417, ЭИ 602(ХН75МБТЮ).

Тема 14 Турбины. Назначение и основные требования (Кн2 стр55,74).

Газовая турбина ГТД предназ-на для преобразования части теплосодержания газа в мех-кую энергию,используемую для привода компр-ра, агрегатов и В/в дв.

Осн-ными элем-тами явл-ся ротор и статор. Диск турбины с закрепленными рабочими лопатками наз-ся РК. Сопловые лопатки связ-ные в кольцевой набор образуют сопл/аппар

(СА). Сочетание СА и РК образует ступень турбины.

Турбина явл-ся важнейшим узлом дв-ля, опред-щим его ресурс и надежность раб, к ней предъявл-ся требов-ия.

1. Большой КПД = 0,85—0,92 д ости-ся:

· оптим-ным выбором числа ступеней турбины и параметров газа;

· профилированием лопаток РК и СА и по предупреждению перетекания газа по длине лопатки и срыва потока с лопаток;

· умен-нием потерь на трение путем обработки поверхности лопаток турбины;

· умен-нием протекания.

2. Необх-мая мощность при min весе и габаритах достиг-ся:

· повыш-ем Т⁰_г п-д турбиной;

· повыш-ем эффект-сти конструктивных форм и технологии изгот-я элементов турб.

3. Выс-ая надежность и большой ресурс, что обесп-ся:

· примен-ем жаропрочных и жаростойких материалов:

· кач-вом изгот-ния деталей и контрольсост-ия в экспл-ции;

· снижением Т⁰С нагр-х деталей за счет эффект-го охлажд-я;

· выпол-ем треб-ний инструкций по экспл-ции дв-ля.

Дата добавления: 2014-11-18