Требования, предъявляемые к камерам сгорания

УДК 629.7.036

Конструкция камер сгорания газотурбинных двигателей./ В.С. Чигрин, С.Е. Белова. – Рыбинск, Изд-во РГАТА, 2004.

Приведены сведения о назначении, принципе работы камер сгорания ГТД, перечислены требования, предъявляемые к камерам сгорания. В пособии подробно освещены вопросы классификации камер сгорания, конструкции их элементов. Уделено внимание таким важным вопросам проектирования, как организация мер, направленных на предотвращение дефектов камер сгорания. Пособие предназначено для проведения практических занятий по дисциплине «Основы конструирования и проектирования АД и ЭУ», может также быть использовано при курсовом и дипломном проектировании.

Библиогр.: 7, илл. 10.

© В.С. Чигрин, С.Е. Белова

© Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им.

П.А. Соловьева

НАЗНАЧЕНИЕ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И ОСНОВНЫЕ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАМЕРАМ СГОРАНИЯ

Камера сгорания (КС) – один из основных узлов газотурбинных двигателей (ГТД). Ее назначение - сжигание топлива и получение высоко-нагретого рабочего тала. Надежность пуска и работы каме­ры сгорания, ее экономичность и долговечность определяют ана­логичные показатели всего двигателя. Качество работы камеры сгорания оценивается по показателям эффективности, надежности и экологического совершенства.

Конструкция камеры сгорания должна обеспечивать:

1) быстрый и надежный пуск, устойчивую работу КС в различ­ных эксплуатационных режимах;

2) высокий коэффициент полноты сгорания топлива

η _г = Q_I /Q_II,

где Q_II - количество теплоты, выделившееся в рабочем объеме камеры при сгорании топлива в единицу временя и затраченное нанагревание рабочего тела, Q_II - полное (теоретическое) количество теплоты, которое могло выделиться в единицу времени.

В современных КС на расчетном режиме η _г = 0, 98...О, 99;

3) малые относительные гидравлические потери полного давле­ния в камере σ ^*_г =(Р*_в-Р*_г)/Р*_в, где Р*_в и Р*_г - полные давле­ния воздуха на входе в КС и газа на выходе из нее.

У КС авиационных ГТД обычно σ ^*_г = 3...5 %, но может быть и боль-ше 10 %. Рассматриваемая величина учитывает потери на трение и тур-булентные потери (на удар в диффузоре, смещение потоков и т.д.) измеряется при «холодных» продувках КС. В условиях горения потери возрастают в связи с расширением газа при подводе к нему теплоты, соответствующим перераспределением и увеличением скорости течения;

4) высокую теплонапряженность рабочего объема H=Q_I/(V_ж P_в), где V_ж - внутренний объем жаровой трубы. У авиационных ГТД Н= 4000...5000 кДж/м³ч·Па. Достижение высокой теплонапряженности позволяет уменьшить габариты и вес КС;

5) малую или заданную неравномерность поля температуры газа на выходе из КС. Это требование связано с обеспечением долго­вечности лопаток и других деталейпроточной части турбины.

δ =(T*max-T*min)/ T*ср

В авиационных ГТД δ = I5...20 % и более;

6) большой ресурс работы, удобство и безопасность эксплу­атации камер сгорания.

7) отсутствие нагарообразования на стенках КС, дымления, токсичности веществ в продуктах сгорания;

8) простоту конструкции и технологичность производства;

9) простоту обслуживания и эксплуатации;

8) в различных условиях эксплуатации КС должна работать без срыва пламени в полном диапазоне изменения α.

Конструкция КС должна быть модульной, легко диагностируемой и недорогой.

Разнообразие и противоречивость требований, предъявляемых к KС, обычно удовлетворяется опытным путем - доводкойна спе­циальных стендах и в процессе летных испытаний.

Совершенствование и перспективы развития ГТД связаны с повышени-

ем параметров газа, ростом теплонапряженности КС, улучшением их аэро-динамики, снижением токсичности. Создание конструкций новых КС невозмо жно без знания основных принципов организации рабочего процесса в КС.