3. Основные параметры, характеризующие ступень и осевой компрессор в целом
Такими параметрами являются:
а) степень реактивности ступени ρ;
б) коэффициент полезного действия ступени и компрессора ηст и ηк;
в) степень повышения давления воздуха в ступени и компрессоре πст, и πк;
г) окружная скорость и U закрутка воздуха в РК ΔWu или ΔCu.
д) производительность ступениGв.
е) мощность, потребная на вращение РК компрессора Nк.
а). Степень реактивности ступени ρ.
Степень реактивности ступени показывает распределение работы сжатия между элементами ступени ОК, РК и СА;
Она равна отношению адиабатических работ сжатия воздуха в РК Lад рк к ступени Lадст - т.е.
ρ =
Величина ρ может изменяться от 0 до 1.
Если ρ = 1, то L адрк = Lадст - Это означает, что сжатие воздуха осуществляется только в РК, а в СА осуществляется лишь поворот (раскрутка) потока. СА при этом выполняет функции только направляющего аппарата.
При ρ=0 ; Lадрк = 0. Все сжатие воздуха осуществляется в СА. В РК производится только увеличение кинетической энергии потока.
Наиболее оптимальной является величина ρ = 0,5 — 0,8.
б). Коэффициент полезного действия ступени и компрессора (ηст и ηк)
Коэффициентом полезного действия ступени называется отношение адиабатической работы сжатия 1 кг воздуха Lадст к эффективной работе Lэст т.е. к работе, подведенной к валу рабочего колеса ступени.
ηст =
Кпд ступени учитывает все потери на пути преобразования механической работы на валу компрессора в энергию давления воздуха: потери на трение, вихреобразование и на перетекание воздуха в зазорах.
У современных ОК ηст = 0,88—0,91.
Кпд ступени центробежного компрессора (центробежные компрессоры, как правило, одноступенчатые) много ниже, чем у осевого компрессора, и равен ηцк =0,73—0,78. Это объясняется тем, что у ОК отсутствуют такие резкие повороты потока как в ЦК, а аэродинамика лопаток ОК также много лучше, чем ЦК.
В целом у ОК кпд меньше, чем у его ступени на 3 —5 % и равен ηк = 0,82—0,85.
в). Степень повышения давления воздуха в ступени и компрессоре
Степень повышения давления воздуха — важнейший параметр, характеризующий компрессор. Степенью повышения давления воздуха в ступени называется отношение давления на выходе из ступени (выход из СА) Р2 к давлению на входе в ступень (вход в РК) Р1 (рис. 14).
Рис. 14
πст =
У выполненных ОК
πст = 1,2—1,3.
Степенью повышения давления воздуха, в компрессоре называется отношение давления на выходеиз последней ступени компрессора Рк к давлению на входе в первую ступень Р1.
πк =
Нетрудно показать, что степень повышения давления воздуха в компрессоре равна произведению степеней повышения давления воздуха в ступенях
πк = πст1 · πст2 · πст3 · · · πст к
Из этого следует,что напорность компрессора зависит от числа ступеней. У выполненныхОК число ступеней от 5 до 15, а πк = 5—16.
У ЦК напорность ограничивается величинами πк = 4—5. Воспользовавшись зависимостью Lадст = ηст · Lэст, выведем формулу для анализа зависимости πст от различных
факторов
Учитывая, что для воздуха а ,получим
Из полученного уравнения видно, что степень повышения давления воздуха в ступени компрессора πст (напорность ступени) тем больше, чем больше окружная скорость рабочего колеса или число оборотов ротора U =, закрутка воздуха в РК (ΔСu) и кпд ступени ηст и чем меньше температура воздуха на входе в ступень.
г). Окружная скорость u и закрутка воздуха в рабочем колесе Δсu.
Эти параметры, в основном, определяют напорность ступени.
Повысить напорность можно за счет увеличения окружной скорости U. Однако, увеличение окружной скорости U, с одной стороны, ограничивается условиями прочности ротора, с другой стороны, максимальной величиной относительной скорости W1max, при которой число М1≤0,8.
В связи с этим у выполненных ОК окружная скорость на внешнем диаметре равна U = 300-370 м/с
На некоторых компрессорах с целью увеличения окружной скорости U без увеличения относительной скорости W1 max создают предварительную закрутку воздуха перед входом в РК. Предварительная закрутка воздуха создаётся направляющим аппаратом (НА), установленным на входе в ступень.
Величина закрутки воздуха в РК ΔWu = ΔCu оценивается с помощью коэффициента закрутки
Подставив значение коэффициента μ , получим
Чем больше закрутка воздуха в РК или коэффициент закрутки, тем больше величина эффективной работы ступени Lэст , а следовательно, и больше напорность ступени πст. Однако чрезмерное увеличение коэффициента μ ведет к росту гидравлических сопротивлений, так как повороты потока становятся более резкими. Это снижает КПД ступени и компрессора. Поэтому на выполненных ОК μ = 0,4 – 0,5.
1.5. НЕУСТОЙЧИВАЯ РАБОТА ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА И БОРЬБА С НЕЙ
1. Сущность помпажа Ступени осевого компрессора
Неустойчивая работа ступени осевого компрессора может возникнуть, также как в центробежном компрессоре, только при уменьшении расхода воздуха от расчетного.Уменьшение расхода воздуха от расчетной величины (уменьшение осевой составляющей абсолютной скорости С1а) ведет к расширению вихревой зоны, образовавшейся в области пониженного давления на спинках лопаток, распространяясь по всей длине канала (см. рис. 15). То же происходит и при обтекании лопаток спрямляющего аппарата. Признаки возникновения помпажа такие же, как у центробежного компрессора/
Рис. 15
2. Помпаж многоступенчатого осевого компрессора
Чтобы выяснить условия возникновения помпажа на ступенях, необходимо рассмотреть как изменяются осевые скорости вдоль компрессора на нерасчетных режимах, помня, что уменьшение их от расчетных может привести к срывам и помпажу.
Площади проходных сечений, ступеней подобраны для расчетного режима. Изменение расхода воздуха или числа оборотов от расчетных значений приводит к перераспределению величины осевых скоростей по ступеням компрессора.
Из условия равенства расходов на входе в первую ступень I и выходе из компрессора II следует (рис. 16)
Рис. 16
GВ = С1а· γI·f1= C2а· γII и ;
но из уравнения политропы
или
Пусть точка А на рабочей характеристике компрессора (рис. 17) соответствует расчетному режиму. Проанализируем как меняется отношение скоростей СIа / СIIa при изменении режимов работы двигателя.
Рис. 17
а). Дросселирование двигателя (уменьшение nпр. на характеристике компрессора (рис. 17а) рабочая точка А движется к напорной кривой nпр3< nпр2) ведет к уменьшению приведенного весового расхода воздуха Gвпр. и πk.
Уменьшение πk приводит к уменьшению отношения СIа / СIIa . Уменьшение отношения СIа / СIIa происходит, главным образом, за счет уменьшения СIа, величина которой уменьшается интенсивнее, чем СIIa . Объясняется это следующим.
На первой ступени компрессора величина πk мала и поэтому ее уменьшение при дросселировании почти не влияет на величину удельного веса воздуха γI. Уменьшение же весового расхода воздуха Gв = VвI γI происходит, в основном, за счет уменьшения объемного расхода воздуха VвI = СIа • f1 ,- т. е. уменьшения скорости СIа, так как площадь сечения f1 величина постоянная. Рабочая точка на характеристике первых ступеней компрессора приближается к границе помпажа. Уменьшение скорости СIа приводит к росту углов атаки на лопатках рабочего колеса первых ступеней, ступени, как говорят, "затяжеляются" (рис. 17б).
На последних ступенях, где величина πk большая, ее уменьшение приводит к значительному уменьшению γII. Поэтому уменьшение Gв происходит за счет уменьшения γII при увеличении объемного расхода VвII = СIIa · γII (или уменьшении гораздо в меньшей степени, чем VвI ), т. е. увеличении СIIa , т. к. f II = Const. Углы атаки на лопатках рабочего колеса последних ступеней уменьшаются, ступени «облегчаются» (рис. 17б).
Рабочая точка на характеристике последних ступеней компрессора удаляется от границы помпажа.
Вывод: при дросселировании двигателя помпаж может возникнуть в первую очередь на первых ступенях компрессора.
б). Разгон двигателя (увеличение nпр — на характеристике компрессора рис. 17а рабочая точка А движется к напорной кривой nпр1> nпр2 ) приводит к увеличению отношения скоростей СIа / СIIа за счет увеличения СIа и некоторого уменьшения СIIа. Рабочая точка характеристики первых ступеней отдаляется от границы помпажа, а последних ступеней приближается к ней.
Вывод - при разгоне двигателя вероятность возникновения помпажа больше на последних ступенях. В практике помпаж последних ступеней почти не наблюдается.
3. Конструктивные меры борьбы с помпажом
а). Перепуск воздуха при дросселировании двигателя из-за соседних ступеней компрессора в атмосферу через противопомпажные клапана, (рис. 18), с целью сохранения постоянным (близким к расчетному) расхода воздуха через первые ступени, в то время как общий расход воздуха через компрессор уменьшается. Открытие противопомпажных клапанов происходит автоматически при дросселировании двигателя до определенных приведенных оборотов. При дросселировании двигателя рабочая точка на характеристике компрессов переходит из А в Б (рис. 18), причем рабочая точка характеристики первых ступеней приближается, к границе помпажа
Рис. 18
Рис. 19
(точка "Б"), а последних ступеней удаляется от нее (точка "Б"). При открытии КПВ точка "Б" удаляется от границы помпажа, а точка "Б" переходит в область больших πk и ηк.
Вывод: перепуск воздуха из средних ступеней в атмосферу устраняет возможность возникновения помпажа на пониженных режимах работы двигателя.
Недостатком метода является потеря мощности, расходуемой на сжатие выпускаемого в атмосферу воздуха.
б). Применение поворотных лопаток направляющего аппарата. Изменение установочного угла наклона лопаток направляющего аппарата производится автоматически в зависимости от режима работы двигателя, обеспечивая безударный вход воздуха в рабочее колесо компрессора. Это повышает кпд компрессора и сдвигает область неустойчивой работы компрессора на не эксплуатационные режимы работы двигателя.
При большой величине степени повышения давления воздуха в компрессоре (πк > 8) применяется комбинация указанных методов борьбы с помпажом.
в). Эффективным методом борьбы с помпажом является применение двухкаскадного (двухвального) компрессора.
4. Двухкаскадный (двухвальный) компрессор
Высоконапорный, многоступенчатый осевой компрессор разделен на две части: каскад низкого давления и каскад высокого давления. Рабочие колеса каскадов низкого и высокого давления вращаются каждое своей турбиной. Рабочее колесо и турбина каскада низкого давления представляют собой ротор низкого давления (РНД), а рабочее колесо и турбина каскада высокого давления — ротор высокого давления (РВД) (рис. 20).
Рис. 20
Между РНД и РВД имеется только газодинамическая связь и в общем случае обороты
nрнд ≠nрвд . Обычно обороты nрвд > nрнд на 30—50 %.
Применением двухвального компрессора фактически один высоконапорный компрессор заменен двумя последовательно расположенными низконапорными, имеющими более благоприятные характеристики. Напорность каждого каскада πкрнд и πкрвд не превышает 3—4, при общей напорности компрессора πк = 9—16.
У высоконапорного осевого компрессора, как было показано, уменьшение πк (дросселирование двигателя) ведет к «затяжелению» первых и «облегчению» последних ступеней, т. е. потребная мощность для вращения первых ступеней Nкрнд увеличивается, а последних ступеней Nкрвд уменьшается. При дросселировании двигателя мощность, развиваемая турбиной РНД Nтрнд уменьшается, а турбиной РВД Nтрвд в некотором диапазоне режимов остается неизменной. Рост потребной мощности Nкрнд при уменьшающейся располагаемой мощности турбины Nтрнд приводит к уменьшению оборотов ротора низкого давления nрнд , а уменьшение Nкрвд при неизменной мощности турбины Nтрвд ведет к увеличению оборотов ротора высокого давления nрвд. Такое автоматическое изменение оборотов роторов низкого и высокого давлений при изменении режимов работы, двигателя (в данном случае дросселировании) способствует сохранению безударного входа воздуха в рабочее колесо компрессора, обеспечивая его устойчивую работу с высоким значением кпд (рис. 21).
В связи с тем, что в результате дросселирования двигателя nрвд > nрнд первый каскад компрессора будет работать при относительно большем расходе воздуха за счет просасывания через него воздуха ротором второго каскада.
Вывод: применение двухкаскадного компрессора устраняет возможность возникновения помпажных режимов в широком диапазоне режимов работы двигателя.
Рис. 21
Теоретически целесообразно, чтобы при изменении режимов работы двигателя рабочее колесо каждой ступени вращалось со своей окружной скоростью, т. е., чтобы число каскадов равнялось числу ступеней. Конструктивно это выполнить трудно. Поэтому в практике нашли применение двух и гораздо реже трехкаскадные компрессоры.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В КАМЕРАХ СГОРАНИЯ ТРД
В главе рассматриваются следующие вопросы:
— назначение камер сгорания;
— основные требования к камерам сгорания и оценка их выполнения;
— типы камер сгорания и их устройство;
— принцип действия и рабочий процесс камеры сгорания;
— зависимость полноты и устойчивости сгорания от условий эксплуатации.
2.1. НАЗНАЧЕНИЕ КАМЕР СГОРАНИЯ
Камера сгорания является одним из самых ответственных и теплонапряженных узлов двигателя.
В камерах сгорания совершается процесс подвода тепла к рабочему телу.
Этот процесс осуществляется в результате протекания реакции горения топлива.
В качестве топлива для ТРД используется природный газ.
Процесс сгорания топлива — сложный физико-химический процесс, эффективность которого влияет на экономичность двигателя (определяющий фактор—полнота сгорания) и на его надежность (определяющий фактор — устойчивость горения на различных режимах).
Сгорание будет полным, если продукты сгорания не способны дальше окисляться.
2.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАМЕРАМ СГОРАНИЯ И ОЦЕНКА ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ
Основными требованиями, которые предъявляются к камерам сгорания ТРД являются:
- Максимально-возможная полнота сгорания (экономичность процесса сгорания).
- Малые габаритные размеры и небольшой вес камеры сгорания.
- Высокая устойчивость горения во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя.
- Оптимальный закон распределения температуры газов на выходе из камеры сгорания.
Рассмотрим, как производится оценка и обеспечивается выполнение перечисленных требований:
1. Максимально-возможная полнота сгорания обеспечивается конструктивным выполнением и организацией рабочего процесса в камере сгорания.
Полнота сгорания оценивается коэффициентом полноты сгорания (иногда называют коэффициентом выделения тепла) ξкс , который определяется отношением действительно
выделившегося количества тепла при сгорании 1 кг топлива к низшей теплотворности этого топлива, т. е.
ξкс =
где:Qд — количество тепла, выделившегося в единицу времени ;
Gт — часовой расход топлива ;
Нu — низшая теплотворность топлива .
Для основных камер сгорания современных ТРД на расчетных режимах ξкс = 0,95—0,98.
2. Малые габаритные размеры и небольшой вес камерсгорания достигается их большой теплонапряженностью. Теплонапряженность камеры сгорания характеризуется количеством тепла, приходящегося в единицу времени на единицу объема камеры, отнесенное к давлению газов в ней, т. е.
где: q — теплонапряженность камеры сгорания;
Vкс — объем камеры сгорания [м3];
р2* — полное давление на входе в камеру сгорания [атм.].
тогда теплонапряженность камеры сгорания будет равна
Теплонапряженность камер сгорания современныхТРД
q = (40—50) • 106 , что в 10—15 раз больше,чему обычных паровозных топок.
3. Обеспечение высокой устойчивости горения во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя является основным требованием к камерам сгорания.
Устойчивость горения зависит в основном от двух факторов:
а) состав топливовоздушной смеси;
б) соотношения скоростей распространения пламени и движения топливовоздушной смеси в камере сгорания. Рассмотрим каждый из этих факторов.
а). Состав топливовоздушной смеси
Для полного сгорания топлива к нему должно подводиться строго определенное количество кислорода или воздуха.
Минимальное количество кислорода в кг, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, называется теоретически необходимым количеством кислорода. ОбозначаетсяQ0. Так как доля кислорода в воздухе равна 0,232, то теоретически необходимым количеством воздуха для полного сгорания 1 кг топлива будет
В реальных условиях к топливу подводится, как правило, количество воздуха, отличающееся от теоретически необходимого.
Отношение количества воздуха, которое в действительности подается для сгорания 1 кг топлива Lд к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания 1 кг топлива L0 называется коэффициентом избытка воздуха α. Таким образом,
Коэффициент α определяет качественный состав топливовоздушной смеси.
При α =1 — смесь теоретического состава;
а >1 —смесь бедная (топливом);
а <1 — смесь богатая (топливом).
Воспламенение и горение топливо-воздушной смеси происходит при определенных значениях α. Смесь будет горючей при условии αmin < α < αmax
αmах и αmin называются пределами воспламеняемости смеси. В стендовых условиях αmin=0,4; αmax=1,6 От качественного состава смеси сильно зависит величина температуры продуктов сгорания Тпс (рис. 22). Максимальная температура Тпсmax: будет при α =1, так как при этом выделяется максимальное количество тепла. При увеличении α (обеднении смеси) Тпс уменьшается вследствие охлаждения газов воздухом, не принимающем участие в сгорании. При уменьшении α (обогащении смеси) Тпс уменьшается из-за неполноты сгорания.
Рис. 22
б). Соотношение скоростей распространения пламени и движения топливовоздушной смеси в камере сгорания
Если поджечь топливовоздушную смесь, находящуюся взамкнутой камере, то через определенное время τ3 (рис. 23), называемое периодом задержки воспламенения, вокруг воспламенителя образуется очаг пламени. Очаг пламени, распространяясь по объему смеси, образует фронт пламени, отделяющий несгоревшую смесь от продуктов сгорания. Фронт пламени со средней скоростью Uср перемещается по камере. Причинами движения фронта пламени являются расширение продуктов сгорания из-за роста температуры и распространения пламени по несгоревшей смеси.
Рис. 23
Средней скоростью распространения фронта пламени или скоростью сгорания называется отношение наибольшего пути, проходимого фронтом пламени к времени полного сгорания топливовоздушной смеси τполн т.е.
где τпол— время полного сгорания смеси, которое складывается из периода задержки воспламенения τ3 и периода видимого сгорания.
Характер нарастания давления в камере в зависимости от времени горения показан на графике (рис. 23). На графике точка а — момент запала смеси; ав — задержка воспламенения; вс — процесс распространения пламени.
От величины скорости сгорания зависит устойчивость процесса сгорания и возможность его осуществления в камере сгорания ТРД. Для устойчивого горения смеси скорость сгорания должна быть большей или равной скорости движения топливовоздушной смеси.
Величина скорости сгорания смеси определяется скоростью протекания химической реакции, которая зависит от рода топлива, качественного состава смеси (величины α) и начальной температуры смеси. Наибольшая скорость сгорания получается при α = 0,8—0,9.
Скорость сгорания нетурбулизированной смеси (при начальной температуре 20—25°С) очень мала и составляет 0,3—0,5 м/сек. С целью увеличения скорости сгорания производится интенсивная турбулизация топливо-воздушной смеси. Турбулизация искривляет фронт пламени, резко увеличивая его поверхность, повышая количество вещества, сгорающего в единицу времени. При большой турбулентности потока фронт пламени разрушается, горение приобретает объемный характер. Скорость сгорания увеличивается до 30—50 м/сек.
Таким образом, для устойчивого горения смеси в камере сгорания скорость потока в ней не должна превышать указанные величины скорости сгорания.
4. Получением оптимального закона распределения температур газа на выходе из камеры сгорания обеспечивается надежная работа лопаток турбины.
Поле температур газа на выходеиз камеры сгорания неравномерно. Следует различать окружную и радиальную неравномерность температурного поля.
Окружная неравномерность вредна. При проектировании и эксплуатационной доводке камеры сгорания стремятся сделать ее минимальной.
Радиальную неравномерность (распределение температуры вдоль радиуса) подчиняют определенному закону. Делают так, чтобы максимальная температура приходилась на расстояние, равное примерно 2/3 высоты лопатки. Это объясняется тем, что корневые элементы лопаток турбины, подверженные действию наибольших напряжений разрыва, а концевые, Имеющие наименьшую толщину и поэтому легче поддающиеся обгоранию, должны омываться потоком газа меньшей температуры.
2.3. ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ И ИХ УСТРОЙСТВО
В ТРД используются камеры сгорания трех типов:
— трубчатые (индивидуальные);
— кольцевые;
— трубчато-кольцевые.
Конструктивно камеры сгорания всех типов выполнены из следующих элементов (рис. 24):
диффузора 1; жаровой трубы 2; наружного кожуха 3;
фронтового устройства 4, состоящего из топливной форсунки, лопаточного завихрителя и стабилизатора; системы перфорации 5, состоящей из отверстий различного диаметра, обеспечивающих получение топливовоздушной смеси нужного состава и смешение воздуха с продуктами сгорания для их охлаждения.
Рис. 24
Дадим краткую характеристику каждого типа камер сгорания.
а). Трубчатые (индивидуальные) камеры сгорания просты по конструкции, удобны в эксплуатации, надежны в работе. Их недостатки: большие поперечные размеры двигателя за счет неиспользуемого пространства между камерами; не входят в силовую схему двигателя; трудность распространения пламени между камерами. Конструктивное выполнение трубчатой камеры сгорания показано на рис. 24. Такие камеры сгорания устанавливаются на ТРД с центробежными компрессорами и на ГПА с регенерацией тепла.
б). Кольцевая камера сгорания образована кольцевым пространством, заключенным между наружным и внутренним корпусами двигателя. Она компактна, входит в силовую схему двигателя, пламя легко распространяетсяпо всей камере. Недостатки: неудобство эксплуатации, трудность эксплуатационной доводки.
Кольцевые камеры сгорания используютсяв ТРД с осевыми компрессорами;
в). Трубчато-кольцевые камеры сгорания. В таких камерах отдельные жаровые трубы заключены в общий корпус, придающий жесткость всей конструкции. Они имеют преимущества трубчатых камер сгорания и свободны от недостатков кольцевых камер сгорания.
Широко используются в ТРД с осевыми компрессорами.
2.4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
Рабочий процесс в камере сгорания протекает следующим образом.
На выходе из компрессора скорость воздуха 100— 120 м/сек. При такой скорости потока поджечь топливовоздушную смесь и организовать устойчивое горение трудно. Поэтому воздух направляется в диффузор камеры 1 (рис. 24), в котором скорость потока снижается до
50 —70 м/сек.
Топливо подается в камеры сгорания через форсунки, обеспечивающие тонкий распыл топлива на всех режимах работы двигателя. Топливо распыляется из форсунки, образуя сплошную тонкую коническую пелену.
Для образования рабочей топливовоздушной смеси необходимо, чтобы распыленное топливо перемешалось с воздухом в строго определенных соотношениях.
На выходе из камеры сгорания температура газов для обеспечения прочности лопаток турбины не должна превышать 1100—1300°К.
В связи с этим приходится сначала организовать сгорание топлива при высокой температуре в зоне горения (рис. 24), где температура газов Тзг =2000 - 2400˚К и коэффициент избытка воздуха α =0,8— 0,9, а затем в зоне смешения разбавлять продукты сгорания холодным воздухом, доводя коэффициент избытка воздуха до α =3,5—5,0 н температуру газов до 1100—1300°К на выходеиз камеры сгорания. С этой целью воздух, поступающий из компрессора в камеру сгорания, разделяют на два потока: первичный воздух Gв1 (воздух горения), составляющий 25—30 % от всего количества воздуха, введенного в камеру сгорания, и вторичный воздух GвII (воздух охлаждения), составляющий 70—75 %.
Первичный воздух Gв1, проходя через завихритель, закручивается и затормаживается до скорости 15—25 м/сек. За счет вращения потока топливовоздушной смеси происходит лучшее смесеобразование, а у оси жаровой трубы из-за пониженного давления образуется зона обратных токов (поток движется навстречу завихрителю). Это способствует стабильному, устойчивому горению.
В центре зоны горения αзг= 0,8—0,9, а ближе к периферии за счет подмешивания свежих порций воздуха через перфорированные отверстия смесь обедняется до αзг= 1,5 - 1,7 , что охлаждает продукты сгорания и предохраняет внутренние стенки жаровой трубы от перегрева.
Вторичный воздух GвII понижает температуру продуктов сгорания в зоне смешения, производит дожиг несгоревшего топлива и укорачивает факел пламени, предохраняя лопатки турбины от перегрева. Определенной дозировкой вторичного воздуха через перфорированные отверстия добиваются необходимого распределения поля температур на выходе из камеры сгорания.
2.5. ЗАВИСИМОСТЬ ПОЛНОТЫ И УСТОЙЧИВОСТИ СГОРАНИЯ ОТ УСЛОВИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В условиях эксплуатации меняются давление Р2, температура Т2 и скорость С2 воздуха на входе в камеру сгорания. Изменение величин этих параметров влияет на полноту и устойчивость сгорания.
а). Влияние давления воздуха Р2.
Уменьшение давления до Р2≈1 атм. мало сказывается на полноте сгорания. При дальнейшем понижении давления (Р2<1 атм.) полнота сгорания уменьшается (уменьшается коэффициент полноты сгорания ξкс) из-за снижения скорости горения и ухудшения распыла топлива. Зависимость ξкс = f(Р2*) показана на рис. 25;
б). Влияние температуры воздуха Т2
С понижением температуры воздуха на входе в камеру сгорания ухудшаются условия смесеобразования (медленнее протекает процесс испарения топлива), возрастает период задержки воспламенения τ3 что снижает скорость сгорания. Уменьшается полнота сгорания;
Рис. 25
в). Влияние скорости воздушного потокаС2
При заданном составе смеси увеличение скорости воздуха на входе в камеру сгорания приводит к уменьшению времени пребывания порций свежей топливо-воздушной смеси в зоне обратных токов, что снижает полноту сгорания, а при дальнейшем увеличении скорости воздуха может привести к срыву пламени.
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.
Комментарии 2