Потери полного давления в камерах сгорания ГТД

Потери полного давления в камерах сгорания вызываются их гид­равлическим и тепловым соп­ротивлениями.

Гидравлическое сопротивление, обусловленное вязкостью воздуха и продуктов сгорания, складывается в основном из сопротивлений диффузора, фронтового устройства и сопротивления, возникающего при прохождении через обводные каналы и смешении струй первичного, вторичного и третичного воздуха (для основных камер сгорания). Потери полного давления , вызванные гидравлическим сопротивлением, обычно определяются экспериментальным путем.

Для основных камер сгорания обычно = 0,93…0,96, для форсажных камер -= 0,95…0,98.

Рис. 9.16. К объяснению природы теплового сопротивления камер сгорания ГТД

Тепловое сопротивление является следствием подвода теплоты к потоку газа и увеличивается с ростом скорости потока и степени его подогрева. Для выяснения его природы рассмотрим, например, изменение полного давления при подводе теплоты в изобарном процессе при отсутствии гидравлических сопротивлений (как в идеальном цикле Брайтона), изображенном на рис. 9.16. Точка 2 отображает здесь состояние газа на входе в камеру сгорания (основную или форсажную), а точка 3 - на выход из неё.

Если давление газа остается постоянным, а гидравлических потерь нет, то в соответствии с обобщенным уравнением Бернулли скорость газа в камере сгорания будет оставаться неизменной (). В соответствии с этим же уравнением для процессов адиабатного торможения потоков в сечениях 2 и3 будем иметь

и .

Следовательно, площадь, лежащая слева от адиабаты (см. рис. 9.16), эквивалентна . Так как , то такой же должна быть и площадь, лежащая слева от адиабаты . Но в результате подвода теплоты удельный объем газа в точке 3 значительно превосходит его значение в точке 2. Следовательно, примерно во столько же раз разность давлений будет меньше, чем . Таким образом, полное давление газа при подводе теплоты в изобарном процессе (без гидравлических потерь) падает. Этот эффект и называется тепловым сопротивлением .

Реально в камерах сгорания ГТД давление воздушно-газового потока не остается строго постоянным, а несколько изменяется (в основном, снижается). Но природа теплового сопротивления, вызванного подводом теплоты к потоку газа в канале, остается такой же.

Общие потери полного давления в камерах сгорания ГТД определяются суммой потерь, вызванных гидравлическим и тепловым сопротивлениями. Тогда

. (9.10)

Дата добавления: 2014-01-07