7.5. Характеристики камер сгорания авиационных гтд

Рис. 7.4.Типовая характеристика

камеры сгорания по 

Зависимости, показывающие, как изменяется коэффициент полноты сгорания при изменении режима работы камеры (т.е. коэффициента избытка воздуха, давления и температуры на входе в камеру) называются характеристикой камеры сгорания (по полноте сгорания). А зависимости пределов устойчивого горения (и) от параметров потока на входе в камеру называютсясрывной характеристикой камеры сгорания.

В связи со сложностью процессов испарения, смешения, воспламенения и сгорания, в особенности при диффузионном горении, инженерных методов расчета этих характеристик пока что не существует. Они определяются в эксперименте.

Рассмотрим вначале характеристики основных камер сгорания. На рис. 7.4 приведена типовая характеристика основной камеры сгорания по составу смеси (т.е. зависимость коэффициента полноты сгорания от) при двух значениях температуры воздуха на входе в камеру. Как видно, максимальное значениедостигается здесь при, а при больших и меньших значенияхкоэффициент полноты сгорания заметно снижается.

Уменьшение полноты сгорания при пониженных значениях объясняется следующими причинами. В зоне горения коэффициент избытка воздуха (при оптимальном для всей камеры значении) близок к единице. Поэтому при снижениипроисходит переобогащение зоны горения, в результате которого из-за недостатка кислорода топливо сгорает в ней не полностью и пары его частично выносятся в зону смешения, где из-за резкого снижения температуры горение прекращается.

При увеличении среднего для всей камеры значения зона горения обедняется. И, хотя она содержит достаточное количество кислорода для обеспечения полного сгорания, температура и соответственно скорость горения в ней падают, в результате чегочасть горючей смеси не успевает прореагировать полностью в зоне горения и выносится в зону смешения, где опять из-за резкого снижения температуры горение прекращается.

Уменьшение температуры воздуха на входе в камеру приводит к снижению вследствие замедления процессов испарения топлива и горения, особенно при больших отклоненияхот оптимального значения.

Рис. 7.5.Влияние давления на коэффициент полноты сгорания топлива	Рис. 7.6. Срывная характеристика камеры сгорания

Влияние давления воздуха на входе в камеру. При давлениях, превышающих 120…140кПа, полнота сгорания сохраняет высокое значение (рис. 7.5). Но при давлениях, меньших 100 кПа (что может наблюдаться, например, с подъемом на высоту), полнота сгорания топлива значительно снижается. Это объясняется снижением пропорциональных чиселRe, с которыми обтекаются элементы камеры, что ведет к снижению степени турбулентности потока. В результате этого ухудшается процесс смешения паров топлива с воздухом, снижается скорость распространения пламени. Кроме того, при снижении уменьшается плотность воздуха за компрессором, а вместе с ней и расход воздуха через камеру сгорания. Соответственно снижается и расход топлива. Но перепад давления на форсунках при прочих равных условиях пропорционален квадрату расхода топлива. Поэтому уменьшение расхода топлива ведет к резкому снижению перепада давления на форсунках и качества распыла. Для улучшения качества распыла при малых расходах топлива могут применяться двухканальные форсунки с автоматическим отключением одного из каналов при малых расходах. Может вообще ограничиваться минимально допустимое значение перепада давления на форсунках.

На рис. 7.6 показан примерный вид срывной характеристики камеры сгорания в виде зависимости пределов устойчивого горения по составу смеси (и) от давления на входе в камеру. Как видно, диапазон устойчивой работы камеры с уменьшением давления в ней резко снижается и приустойчивое горение в ней вообще становится невозможным.