7. Камеры сгорания энергетических установок (кольцевая, трубчато-кольцевая, секционная). Назначение и основные характеристики.

Камера сгорания независимо от способа выполнения состоит из двух основных частей – жаровой трубы, в которой происходит сжигание топлива, и внешнего кожуха, распол-го вокруг жаровой трубы. Топливо впрыскив-ся через форсунки в начальную, фронтовую часть жаровой трубы. Воздух из компр-ра поступает в простр-во между кожухом и жаровой трубой, откуда проходит внутрь трубы через имеющ-ся в её стенках отверстия; продукты сгорания топлива и избыточный воздух, т.е. газовая смесь, из жаровой трубы выходят в турбину.

По констр-ии камеры разделяют на трубчатые, кольцевые и трубчато-кольцевые. Трубчатые к.с. применяли на двигателях как с центробежными, так и с осевыми компрес-ми. Они не входят с силовую схему двигателя и явл-ся быстросъёмными - их можно снять с двигателя и установить, не разбирая самого двигателя. Кольцевые и трубчато-кольцевые к.с. применяют на двигателях с осевыми компрес-ми. Они конструктивно слиты с двигателем, входят в его силовую схему, и для доступа к ним нужна частичная разборка двигателя. По направ-ию движ-ия газов разл-ют прямоточные камеры, в кот-х основной поток воздуха и горячих газов движ-ся вдоль оси камеры в одном направлении, и петлевые, в кот-ых повор-ся поток на 180⁰. У камер с плетевым движением основным недостатком явл-ся большое гидравл-ое сопрот-ие, а для двигателя с большой тягой – большие диаметр-ые размеры. По напр-ию подачи топлива в камеру из форсунок разл-ют камеры с подачей топлива по направлению основ-го потока и против потока движ-ия воздуха. По способу питания камер топливом разл-ют подачу топлива под высоким давлением с распыливанием форсунками и подачу топлива под низким давлением с применением спарит-го устр-ва. Во втором случае рабочая смесь обр-ся при перемешивании испарённого топлива со струями воздуха. Недостаток испарит-го устр-ва – коксование топлива в нём. Требов-ия к к.с.: 1. Достаточно высокая полнота сгорания топлива. 2. Миним-ые потери тепла через стенки камеры во внешнюю среду. 3.Достаточно малая неравномерность темпер-го поля газового потока в поперечном сечении кольцевого канала на выходе из к.с. 4. Допустимое измен-ие темпер-ры газа по высоте кольцевого канала и по высоте лопаток турбины. 5. Низкие гидравл-ие потери. 6. Устойчивое горение. 7. Миним-ая длина факела пламени. 8. Высокий уровень скоростей воздуха и газов. 9.Надёжный розжиг камер при всех условиях эксплуатации. 10. Прочность и жаростойкость. 11. Миним-ая масса и достаточно малые габаритные размеры камеры.

Камера сгорания характ-ся величиной коэф-та восстановления полного давления

и величиной коэф-та полноты сгорания

Коэф-нт восстанов-ия полного давления

учит-ет гидравл-ие потери в предкамерном диффузоре, в жаровой трубе и в сапловом аппарате первой ступени турбины и тепловые потери, возник-ие при подводе тепла к движущемуся газу.

Основные величины, характеризующие камеру сгорания гту.

Эффективность работы КС характеризуется величиной коэффициента восстановления полного давления =Р^*_г/Р^*_к, значение которого в общем случае зависит от приведённой скорости воздуха на входе в КС и зависит от степени подогрева воздуха в КС =Т^*_г/Т^*_к . Если характеристики базовой КС неизвестны, можно принимать =0,9…0,92 – для трубчато-кольцевых КС, =0,94…0,96 – для кольцевых КС.

Качество процесса горения топлива, сильно влияющее на экономичность ГТУ, характеризуется коэффициентом полноты сгорания топлива =Q_кс/Q₀ , величина которого в зависимости от вида применяемого топлива может приниматься:

для газа =0,99…0,995

для керосина =0,97…0,98

для дизельного =0,95…0,97

В качестве энергетической характеристики топлива в расчётах используется низшая теплотворная способность топлива которая может приниматься:

для газа Н_u=50000 кДж/кг

для керосина Н_u=43000 кДж/кг

для дизельного Н_u=42000 кДж/кг.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, может приниматься:

для газа L₀=17 кг/кг топл

для керосина L₀=14,7 кг/кг топл

для дизельного L₀=13,2 кг/кг топл