Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2817.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
10.26 Mб
Скачать

фузоре перед входом в КС и во фронтовых устройствах. Эти по­ тери могут быть определены по формуле:

(6.2)

где 4 *“ 0»3168/Re0,25 (при 4 • 103 < Re < 100-103) - коэффициент

гидравлических потерь. У современных ГТД - \ = 8... 12.

Потери полного давления, обусловленные смешением струй, возникают при подводе в жаровые трубы вторичного воздуха и вызваны поворотом и перемешиванием боковых струй с основным потоком.

Суммарные потери полного давления в КС:

 

< 4 := < Л д р < С ш -

(6.3)

6.7. Эксплуатационные характеристики КС

Коэффициент полноты сгорания г\г является важнейшим параметром КС. Он учитывает как «химическую» неполноту сгорания, вызванную диссоциацией продуктов сгорания с обра­ зованием альдегидов вместо продуктов полного сгорания Н20 и С 02, так и «механическую», которая проявляется в отложе­ нии сажи, коксовании форсунок, уносе части не прореагировав­ шего топлива потоком воздуха за пределы двигателя.

От величины Т1Г зависит величина эмиссии вредных ве­ ществ из ВРД.

На величину Г|г влияют а,р*,Г *,ск, п, тонкость распыла и другие параметры. Зависимости Г|г(а, р к, Т'к, ск, п) - называ­ ются эксплуатационными характеристиками КС.

6.7.1. Зависимость т]г(а, Г*)

Значение г\Г1ШХ достигается при a z =3...5 (а , =1,0 в зоне горения) (рис. 6.10). При обеднении смеси ( Т а ) пламя умень-

шается по объему из-за недос­

 

татка топлива. ПС, смешиваясь

Лг

с избыточным (не прореагиро­

 

вавшим) воздухом, охлаждают­

 

ся ( I Тпс)

При уменьшении

 

температуры

горения замедля­

 

ются химические реакции окис­

 

ления, и не все топливо успева­

 

ет прореагировать, что приво­

 

дит к снижению Г)г .

610. ^

оЯЬ

 

При значительном возрастании

а возможен срыв пламени

по бедной смеси ( 7"пс < TnClWll)).

 

 

 

При обогащении ТВС ( i a ) избыточное

(не прореагиро­

вавшее) топливо испаряется и охлаждает ПС (Ф Гпс ).

 

Одновременно часть избыточного топлива термически раз­

лагается при недостатке кислорода

с образованием

углерода

в твердой фазе (сажа). Все это приводит к снижению

г\г (см.

рис. 6.10).

При значительном уменьшении а возможен срыв пламени по богатой смеси ( I Т]1С<ТПСтш).

При уменьшении Т* задерживается испарение капель, сле­ довательно, ухудшается смесеобразование, уменьшается ско­ рость горения, что приводит к снижению Г|г .

6.7.2. Зависимость )

При увеличении Н или уменьшении М полета уменьшает­ ся pi что приводит к снижению У]г (рис. 6.11) в следствие:

- снижения турбулентности потока (из-за уменьшения чис­ ла Re), следовательно, снижения интенсивности теплопереда­

чи, что приводит к замедлению процесса смешения и распро­ странения пламени;

- уменьшения расхода воздуха М й, сопровождающееся снижением М тдля сохранения а = const (Г* = const).

 

 

 

 

Снижение

М т обеспечива­

 

 

 

ется

уменьшением

давления

 

 

 

/?Ф

АРф ,

что

приводит

 

 

 

к ухудшению качества распыла

 

 

 

топлива, увеличению

диаметра

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

р.кг/см2

капель, которые легко пролета-

ют через КС, не успев полно-

 

к

2

Рис. 6.11. Зависимость tir(p*)

стью испариться и сгореть.

6.7.3. Зависимость Лг(ск)

 

 

При значениях

ск = 60

м/с полнота сгорания максималь-

,,аЯ (Лппах )•

ск уменьшается число Re, характеризую­

При снижении

щее степень турбулентности потока, что приводит к снижению Г|г (рис. 6.12). Одновременно уменьшается расход воздуха Мв,

 

следовательно,

уменьшается

 

Мт, что приводит к уменьше­

 

нию Д/?ф, увеличению диаметра

 

капель и снижению Г|г •

 

При увеличении ск умень­

 

шается время пребывания ТВС

 

в зоне горения,

что приводит

 

к снижению

л г

из-за того, что

Рис. 6.12. Зависимость Лг(ск)

не все топливо успевает прореа­

 

гировать.

 

 

6.7.4. Зависимость г\г{п)

 

При уменьшении п ,

уменьшается

п к,

следовательно,

уменьшается Мй, уменьшается Мт, что приведет к уменьше­ нию Дуф и росту диаметра капель, вследствие чего снижается Лг (рис. 6.13).

4000 8000 12000 п, об/мин
Рис. 6.13. Зависимость г|г(гс)

Вывод: Устойчивость го­ рения в КС ВРД, зависящая от величины Г|г , снижается при увеличении высоты Н полета

( i /;и, i Т*) и при уменьшении

/7 (дросселирование двигателя). При дросселировании дви­ гателя ('In ) на больших высо­ тах полета Н высока вероят­

ность срыва пламени в КС.

6.8. Вредные выделения КС и пути их снижения Вредные компоненты:

-окись углерода ( СО ):

-углеводородные соединения ( СНХ);

-окислы азота ( NOx );

-дым (частицы углерода С ).

Для учета величины эмиссии (выделения) вредных веществ из двигателя введен критерий - индекс эмиссии EJ j . Это - ко­

личество j -го вредного вещества, в граммах, выделившееся при сгорании 1 кг топлива.

СО и СНХ - продукты неполного сгорания топлива, их индекс эмиссии EJсо, £7СНх уменьшается с повышением пол­ ноты сгорания топлива ( Т Г|г ), чему способствуют:

-обеспечение хорошего распыления топлива;

-предотвращение попадания топлива на стенки КС;

-рациональный подвод воздуха в первичной зоне, обеспе­ чивающий сгорание ТВС при а = 1,2... 1,5.

£УС0, £УСНх имеют максимальные значения при работе двигателя на режиме - «МГ» (малый газ), так как на этом режи-

ГТ1!>

*

~ 'г min*

min '

NOx образуется при температуре в зоне горения

Т1:С>2000 К и увеличении времени пребывания ПС Гпс в КС.

£7NOX имеет максимальные значения на взлетном (макси­

мальном) режиме работы ВРД, когда Г*1ШХ, п кпглу.

Содержание дыма (частиц углерода) в ПС вызвано сжига­ нием богатой ТВС ( а < 1). Для уменьшения дымления необхо­ дима хорошая подготовка ТВС перед сгоранием (рациональное конструирование фронтового устройства).

Доля авиации в общем загрязнении окружающей среды не­ велика - примерно 1 % от общего загрязнения. Однако в районе аэропортов имеет место значительное локальное загрязнение, опасное для здоровья человека.

Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) разработаны нормы допустимого содержания загряз­ няющих веществ в отработанных газах авиационных ВРД.

Для удобства контроля вредных выбросов для различных типов самолетов и двигателей введен стандартный цикл режи­

мов работы двигателя при взлете и посадке (табл. 6.1).

 

 

 

Таблица 6.1

i

Режим

Тяга Я,, %

Время г,, мин

i

Взлет

100

0,7

2

Набор высоты

85

2,2

3

Заход на посадку

30

4

4

Руление

7

26

Контрольный параметр эмиссии - отношение массы

j -го

вещества

D{ (в граммах), выделившейся за стандартный цикл,

к взлетной тяге двигателя £01Л [кН ].

 

 

 

 

 

с» X

 

 

О

,

? е ' * м 6 о ' ' * м ®-10' , ?

£ , *с* * Л -

(6-4)

тогда

 

 

 

 

 

 

 

Dj / Rtv>= 2,78 • 1(Г41 EJh ■cR. Rr

t„

(6.5)

i

где i = 1, 2, ..., 4

-

номер режима из табл. 6.1; E J } характеризу­

ет совершенство

 

КС; cR. характеризует экономичность ВРД

и зависит от параметров термодинамического цикла и совер­ шенства всех узлов ВРД.

При использовании ТРД и ТВД на дозвуковых скоростях полета и при тяге двигателя R > 26,7 кН допустимые нормы:

DCUs //?„.„ <19,6; Dr o //?,m <1184; DNO< / Rm < 40 + 2 l < . (6.6)

Уложиться в эти нормы возможно только при Т]г > 0,99 на

всех режимах, включая режим «МГ». Для того чтобы нормы не ограничивали рост экономичности ВРД предусмотрено уве­

личение допустимого DNOX/ /?В1Л при росте п к р.

Содержание дыма определяется по методу фильтрации, то

есть через белый бумажный фильтр пропускается 16,2 кг/м2

выхлопных газов, а затем

определяется число дымности:

SN = 100 % (1 - Rs / Rw), где

Rs : Rw - абсолютные отражатель­

ные способности загрязненного и чистого фильтров соот­ ветственно.

(SN)aon =8,6(/?B3j-°'274

(6.7)

Трудности создания КС с минимальной эмиссией всех ос­ новных вредных веществ связаны с тем, что СО, СНХпродук­ ты неполного сгорания, и для их уменьшения необходимо уве­ личивать время пребывания ПС tuc в КС, и увеличивать 7 ^ .

Однако при увеличении /пс в КС и увеличении Т^с > > 2000 К растет содержание NOx в выходящих газах.

Для обеспечения требуемых ИКАО на сегодняшний день норм выбросов достаточно совершенствовать процесс в первич­ ной зоне. Для этого нужно:

-применять испарительные форсунки;

-применять форсунки с воздушным распылом;

-применять многоярусное расположение форсунок;

-выбирать рациональный объем ЖТ.