Камера сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Камера сгорания

Камера сгорания обеспечивает организацию процесса сгорания с целью получения наибольшей тепловой энергии от сгорающего топлива. От удовлетворительной работы камеры сгорания зависит надежность и эффективность работы двигателя, поэтому к ней предъявляются следующие требования:

1. Камера сгорания должна обеспечивать устойчивое сгорание топлива на всех режимах работы двигателя, при запуске, при резком переводе рычага управления двигателем, на малые режимы, на всех высотах и скоростях полета самолета.

2. Камера сгорания должна иметь возможно меньше диаметральные размеры, малый вес, малый оббьем. Совершенство камеры сгорания по габаритным размерам определяется ее теплонапряженностью, под которой понимают, количество тепла, выделенное при сгорании топлива в 1м³ объема камеры в течении одного часа и отнесенное к единице давления.

Очевидно, что чем больше теплонапряженность, тем при прочих равных условиях меньше оббьем камеры сгорания, т.е. меньше диаметральные размеры двигателя. Однако с ростом теплонапряженности снижается ресурс камеры сгорания, а значит и двигателя, поэтому величина теплонапряженность выбирается из условий эксплуатации конкретного двигателя. Для двигателя АИ-20 q=22,8*10⁶ ккал/ (м³*ч*аr)

3. Камера сгорания должна иметь возможно большую экономичность процесса сгорания, которая характеризуется значением коэффициента ?.

Коэффициент ? показывает, какая часть всего тепла, вносимого топлива в виде химической энергии, идет непосредственно на подогрев воздуха. Потери тепла связаны с неполным сгоранием топлива и теплоотдачей в стенки.

Важно чтобы высокие значение коэффициента сохранились на всех режимах работы двигателя.

4. Камера сгорания должна оказывать возможно меньше гидравлические сопротивления при движении воздуха и газа. Для созданий условий устойчивого горения в камере сгорания имеются фронтовые устройства, которые деформируют поток, создают зоны обратных вихревых токов. Эти устройства, а также система отверстий на жаровой камере для прохода первичного и вторичного воздуха создают гидравлические потери, приводящие к уменьшению полного давления газа перед турбиной.

Потери полного давления не должны превышать 4-8%, так как в противном случае существенно снизится мощьность и экономичность двигателя. Для двигателей АИ-20 потери давления составляют 3,8-4,5%.

5. Камера сгорания должна обеспечивать равномерное, вполне определенное температурное поле на выходе из камеры сгорания и полное сгорание топлива перед турбиной.

Превышение температуры Т₃ выше допустимых пределов, большая окружная неравномерность температурного поля или догорание продуктов неполного сгорания в тракте турбины, приводит к перегреву и оплавлению лопаток, их разрушению и как следствие, выходу из строя турбины.

Для двигателя АИ-20 5-й серии окружная неравномерность температурного поля все же достигает величины 180-200³, что говорит о необходимости дальнейшей доводки и отработки камеры сгорания.

Быстро протекающий процесс окисления топлива, сопровождающийся выделением тепла, которое проводится к рабочему телу - воздуху для его подогрева, называется процессом сгорания. Процесс сгорания должен быть организован так, чтобы обеспечивалось правильное количественное соотношение топлива и воздуха, качественное их смешивание, тонкое и однородное распыление топлива, устойчивое зажигание распыленного топлива. Устойчивость, скорость и полнота сгорания топлива являются основными факторами, определяющими надежную работу двигателя, его экономичность и эквивалентную мощность, и во многом зависят от состава смеси ,определяемого коэффициентом избытка воздуха.

Организация процесса сгорания.

Кольцевая камера сгорания двигателя образована передним наружным кожухом, задним наружным кожухом, конической балкой, несущим конусом соплового аппарата 1й ступени турбины и жаровой камерой.

Для обеспечения устойчивого процесса сгорания и надежной работы турбины в камере сгорания воздушный поток разделяется на первичный и вторичный. В ней создается определенная газодинамическая структура потока и две зоны: зона горения и зона смешения.

В зону горения поступает первичный поток воздуха, в количестве, необходимом для получения 0,95 - 1,1. В зону смешения поступает вторичный поток воздуха, в количестве, необходимом для размывания продуктов сгорания и снижения их температуры перд турбиной до величины, допустимой условиями жаропрочности деталей турбины.

Для предотвращения сдувания фронта пламени средняя скорость воздуха на входе в головки жаровой камеры должна быть снижена до 60-70м/сек, а в зоне горения до 20-25 м/сек, т.е. до величины равной или меньшей скорости распространения фронта пламени.

Стабилизаторы представляют собой конусные втулки с направляющими лопатками, вмонтированные в головки жаровой камеры.

Конструкция камеры сгорания кольцевого типа отличается компактностью, относительно малым весом и небольшими диаметральными размерами. В узел камеры сгорания входит корпус камеры сгорания и жаровая камера. камера сгорания гидравлическое сопротивление

Размещено на Allbest.ru