Как правило, в двигателях применяется встроенная кольцевая камера сгорания, так как этот тип камер обладает самой компактной конструкцией с меньшими потерями давления. В такой камере сгорания жаровая труба выполнена в виде кольца, в центре которого находится ось вала турбины. Камеры сгорания бывают прямоточные (направление движения воздуха в кольцевом пространстве между корпусом и пламенной трубой то же, что и направление движения газов в пламенной трубе) и противоточные (направления движения воздуха в кольцевом канале и газов в пламенной трубе противоположны). Было принято решение использовать кольцевую прямоточную КС.

Основные требования, предъявляемые к такой камере сгорания - высокая полнота сгорания топлива, экономичность, устойчивость горения на переходных режимах работы, надежность запуска в различных высотно-климатических условиях, минимальный выброс токсичных компонентов, низкие потери полного давления, поэтому их мы и будем придерживаться. Сжигание в КС требуемого количества топлива должно быть организовано таким образом, чтобы не допустить прогорания стенок газопровода, обеспечить стабильность подвода топлива и устойчивость горения, избежать при этом больших потерь давления.

Каждая камера сгорания содержит обычно прочный корпус и жаровую трубу, в которой имеется одна или несколько горелок со стабилизаторами пламени (как правило, это завихрители воздуха). В жаровой трубе могут быть смесительные отверстия, дожигающие отверстия и отверстия для охлаждения стенок. Вход воздуха в камеру осуществляется через диффузор; выход продуктов сгорания в турбину происходит через газосборник, называемый также переходным патрубком.

В расчет камеры сгорания входит:

- определение её геометрических размеров;

- определение характеристик рабочего процесса на расчетном режиме, расчет индексов эмиссии загрязняющих веществ.

- проектирование завихрителя фронтового устройства пламенной трубы.

Для расчета камеры сгорания используются параметры потока, полученные за компрессором и параметры, которых необходимо достичь перед турбиной. Известны и геометрические размеры на входе и выходе из камеры.

Топливом для неё является природный газ. Оно не имеет золы, легко транспортируются и смешиваются с газообразным окислителем; автоматика и обслуживание проще, чем на жидком топливе.

камера двигатель пламенный труба

1. Исходные данные

Расход воздуха на выходе из компрессора =60 кг/с;

Давление воздуха на выходе из компрессора =2,5 МПа;

Температура воздуха на выходе из компрессора =700 К;

Температура воздуха на выходе из КС =1400 К;

Коэффициент избытка воздуха =3,59;

Теоретическое кол-во воздуха для окисления 1 кг топлива =15,8;

Диаметр кольцевого канала на входе в КС =0,6 м;

Площадь сечения входа в КС =0,0505 м2;

Диаметр кольцевого канала на выходе из КС =0,671 м;

Площадь сечения выхода из КС =0,1182 м2;

Высота канала в выходном сечении КС =0,0988 м;

Наружный диаметр корпуса КС =1,0365 м;

Параметры варьирования:

=2,5

- эта величина выбирается из диапазона ;

=0,27,

выбирается из диапазона =0,150,3, где - коэффициент скорости в отверстиях пламенной трубы;

=1,3,

выбирается из диапазона ;

=2,

выбирается из диапазона

2. Расчет размеров прямоточной кольцевой камеры сгорания

Рис.1 Размеры проточной части прямоточной кольцевой камеры сгорания

1. Площадь миделевого сечения пламенной трубы:

.

2. Суммарная эффективная площадь всех отверстий в пламенной трубе:

Струи воздуха, поступающие в объем жаровой трубы из дожигающих отверстий, призваны обеспечить здесь надлежащее перемешивание поступающего воздуха с продуктами горения. Назначение воздуха, посланного в охлаждающие отверстия - двигаться вдоль внутренней поверхности стенки, как можно ближе к ней, чтобы изолировать ее от контакта с пламенем, чтобы обеспечить надежное ее охлаждение. Важно, чтобы в каждом поперечном сечении жаровой трубы, где устроены щели, воздух поступал равномерно по окружности. Иначе в местах дефицита воздуха пламя, касаясь непосредственно стенки, создаст местный ее перегрев.

3. Средний диаметр пламенной трубы:

.

4. Высота пламенной трубы в миделевом сечении:

.

5. Диаметр наружной обечайки пламенной трубы:

.

6. Внутренний диаметр пламенной трубы:

.

7. Средняя высота между миделевым и выходным сечениями:

.

8. Длина газосборника пламенной трубы:

.

9. Площадь кольцевых каналов:

.

10. Диаметр наружного корпуса камеры сгорания:

.

11. Диаметр внутреннего корпуса камеры сгорания:

.

12. Длина зоны горения:

.

13. Длина пламенной трубы:

.

14. Степень расширения малого «безотрывного» диффузора:

15. Высота канала на выходе из малого «безотрывного» диффузора:

.

16. Длина малого «безотрывного» диффузора:

.

17. Расстояние от выхода из малого «безотрывного» диффузора до торцов топливных форсунок:

.

Для стабильного течения в диффузоре необходимо обеспечить условие <0,6:

.

18. Длина камеры сгорания:

.

19. Число топливных форсунок:

.

20. Объем зоны горения:

.

21. Объем пламенной трубы:

22. Площадь боковой поверхности пламенной трубы:

где

23. Проверка функциональных ограничений

Камера не прошла по ряду нескольких функциональных ограничений.

3. Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания