Вопрос 42 Камера сгорания

Камера сгорания устройство, в котором в результате сгорания топлива осуществляется повышение температуры поступающего в него воздуха. От совершенства организации процесса сгорания в ней во многом зависят экономичность и надежность работы газотурбинного двигателя. Камера сгорания работает в сложных условиях. В ней происходит ряд термодинамических и физико-химических процессов, трудно поддающихся теоретическим расчетам. Поэтому проектирование камер осуществляется на основании экспериментальных данных с последую щей длительно и и трудоемкой доводкой изготовленных камер сгорания на специальных стендах. Вследствие этих особенностей работы камера сгорания должна: обеспечивать устойчивое горение топлива на всех режимах работы двигателя и при всех возможных условиях эксплуатации удовлетворительно работать при переходах с одного режима работы на другой за минимальный отрезок времени, при запуске двигателя на земле и в воздухе (особенно на больших высотах полета) обеспечивать высокую полноту сгорания топлива, которая характе ризуется соответствующим коэффициентом -0,96...0,98 иметь короткий факел пламени, что уменьшает осевой размер камеры сгорания, оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку,

Одна из возможных схем камеры сгорания (рис. 62) состоит из выходного устройства в форме диффузора 2, кожуха 5 и жаровой трубы 4. Последняя имеет фронтовое устройство 3 в виде конической головки с лопаточным завихрителем воздуха 1. В центре последнего устанавливается топливная форсунка. В передней части жаровой трубы, куда через форсунку подается топливо, образуется зона горения, а в задней ее части Зона смешения. Диффузор служит для уменьшения скорости движения воздушного потока до 40...60 м/с, после чего он делится на первичный поток воздуха и вторичный. Первичный воздух вторично тормозится до скорости 20...30 м/с в завихрителе и фронтовом устройстве, причем приобретает при этом вращательное движение, что способствует лучшему перемешиванию топлива с воздухом, а также образованию зон обратных токов горячих газов, непрерывно поджигающих свежую топливовоздушную смесь. Вторичный же воздух проходит по кольцевой полости между кожухом и жаровой трубой к задним рядам отверстий и через них поступает в зону смешения, снижая температуру газов до необходимого тупает Значения. Камеры сгорания работают в условиях высокой температуры и при повышенном давлении газов. Из-за присутствия свободного кислорода рабочие газы обладают также высокой химической активностью В особо тяжелых условиях находятся жаровые трубы, температура которых достигает 1100 1200 К. В большинстве случаев перегрев и прогар их связаны с неправильным расположением факела пламени в камере, либо с недостаточным охлаждением и защитой жаровых труб от нагрева камере, нагарообразование труб -результат неудовлетворительного от нагрева. ровые трубы нагреваются неравномерно по окруж процесса сгорания ности и по длине. Это приводит к возникновению местных температурных напряжений с образованием короблений и трещин. Давление газа в камерах часто имеет пульсирующий характер, что вызывает вибрации которые могут привести к образованию усталостных трещин.