Лабораторная работа №9 «Камеры сгорания газотурбинных двигателей»
Цель работы: изучение конструкции и принципа действия камеры
сгорания ГТД
Камеры сгорания ГТД предназначены для преобразования химической
энергии топлива в тепловую. Рабочий процесс в камере сгорания включает смесеобразование, воспламенение и горение топливовоздушной смеси, смешение продуктов сгорания со вторичным воздухом. По направлению движения газового потока различают камеры сгорания прямой и противоточной схем.
При многообразии конструктивных схем все камеры сгорания имеют
внутренний и наружный корпуса, диффузор, жаровую трубу, стабилизаторы, коллектор форсунок, а также устройства, обеспечивающие воспламенение топливовоздушной смеси. Наибольшее распространение в ГТД получили камеры сгорания трех основных типов: трубчатая, кольцевая и трубчато-кольцевая.
1
2
3
4
Рис.9.1 – Общий вид камеры сгорания
1 – наружный корпус, 2 – внутренний корпус, 3 – жаровая труба, 4 – топливный коллектор с двенадцатью форсунками
1
2
Рис.9.2 – Жаровая труба
1 - внутренний обтекатель, 2 – наружный обтекатель
Рис.9.3 – Внутренний корпус
Рисунок 5.1 Камера сгорания ГТД ТВ3-117
2
Рис.9.4 – Топливный коллектор с двенадцатью форсунками
1 – форсунка, 2 – входные отверстия для долевых и нагрузочных характеристик ГТД.
Ответы на контрольные вопросы
1. Рабочий процесс в камере сгорания включает смесеобразование,
воспламенение и горение топливовоздушной смеси, смешение продуктов сгорания со вторичным воздухом.
2. При многообразии конструктивных схем все камеры сгорания имеют
внутренний и наружный корпуса, диффузор, жаровую трубу, стабилизаторы, коллектор форсунок, а также устройства, обеспечивающие воспламенение топливовоздушной смеси. Жаровые трубы обычно состоят из нескольких секций соединенных сваркой. В целях предотвращения образования трещин от термических напряжений в местах стыков отдельных, различно нагретых, секций делают компенсирующие прорези. Диффузорные участки, расположенные во входной части камер сгорания, предназначены для снижения скорости потока воздуха на входе в жаровую трубу и преобразования части кинетической энергии во внутреннюю энергию потока. Для распыливания топлива в камерах ГТД используются, как правило, двухканальные центробежные форсунки, состоящие из корпуса со штуцерами и трубопроводами основного и дополнительного контуров. Фронтовая часть жаровой трубы и завихрители (стабилизаторы горения) формирует структуру воздушного потока и определяет процессы смесеобразования, стабилизации пламени и выгорания топлива. В ней также расположены один или два ряда отверстий для подвода первичного воздуха. Завихрители могут быть лопаточного, конусного или струйного типа. Они обеспечивают созданием в головной части жаровой трубы пониженного давления, вследствие чего образуется зона обратных токов, в которой часть горячих газов движется навстречу основному потоку воздуха и распыленного топлива. В результате происходит образование топливовоздушной смеси, ее воспламенение и устойчивое горение.
3. Для поддержания приемлемой температуры стенок жаровых труб
применяется комбинированное конвективно-пленочное охлаждение: охлаждение перфорированных стенок, когда охладитель подается перпендикулярно скорости горячего потока газов через большое число отверстий небольшого диаметра, и струйное комбинированное охлаждение, при котором охладитель подается параллельно скорости горячего потока через специальные щели.
4. Жаровые трубы изготавливаются штамповкой из жаропрочных
сплавов на никелевой основе типа Х20Н80Т, ЭИ602, ЭИ868 и др. Для изготовления других узлов камеры сгорания (диффузора, корпусов и др.) используются стали типа Х17Н2, 1Х18Н9Т.