Неравномерность температурного поля

Рис3.4Окружная неравномерность температурного поля на среднем радиусе сечения камеры сгорания

Поле температур газа в выходном сечении камеры сгорания имеют большое значение для надежности ГТД в целом и определяется по результатам ее специальных испытаний с помощью устанавливаемой на выходе поворотной гребенки, по высоте которой расположены 5... 7 термопар. В процессе испытаний гребенка поворачивается в окружном направлении с шагом 3... 4°, обеспечивая замер температуры в четырехстах... восьмистах точках сечения Г.

Замеренные каждой термопарой величины , строятся в виде развертки по оси абсцисс (рис.3.4) и определяются максимальная , минимальная и средняя , температуры на этом радиусе(высоте )

. На основе, которых определяется значение неравномерности полей температуры на выходе из камеры сгорания. Различают радиальную и окружную неравномерности.

Максимальная окружная неравномерность полей температур определяется как относительная избыточная температура по всей окружности камеры сгорания.

Радиальная неравномерность задается радиальной эпюрой относительных средних избыточных температур.

где θiср - относительная средняя избыточная температура газа на i-м радиусе выходного сечения КС; Tгi*- средняя температура на i-радиусе; T*г - средняя температура газа на выходе из КС; T*к - температура воздуха на входе в КС.

Кроме того, для обеспечения работы лопаток соплового аппарата турбины задается радиальная эпюра максимальных относительных избыточных температур газа на выходе из КС, которая определяется как

где θimax - максимальная относительная избыточная температура газа на i-м радиусе выходного сечения КС; T*гimax - максимальное значение температуры газа на i-м радиусе выходного сечения КС.

Величины строят по высоте выходного сечения камеры (лопатки турбины) и получают, таким образом, характеристику радиальной неравномерности температурного поля (рис.3.5).

3.5 Радиальные эпюры температуры газа за КС: - эпюра максимальных относительных избыточных температур газа; - эпюра относительных средних избыточных температур газа

Из рис.3.5видно, что максимальная температура газа на среднем радиусе на -200... 250 К выше ее среднего значения на данном радиусе. С учетом такого превышения рассчитываются на прочность сопловые лопатки турбины, так как на каждую такую лопатку воздействует не среднемассовая, а действительная температура газа в данной точке пространства. Рабочая лопатка турбины воспринимает на данном радиусе среднюю температуру и рассчитывается с учетом ее радиального изменения.

Рис.3.6. Зависимость максимальной неравномерности температурного поля от степени раскрытия F 0/ F к

Из представленных рисунков видно, что температурное поле за камерой сгорания зависит не только от конструкции но и режимов работы, что является прежде всего следствием дискретного подвода в камеру сгорания как топлива, так и воздуха. Поэтому неравномерность поля зависит, от типа камеры сгорания (трубчатая, трубчато-кольцевая, кольцевая) и числа форсунок. Следует отметить, что кольцевые многофорсуночные камеры сгорания имеют более равномерное поле.

Неравномерность поля зависит также от процессов смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом и соответственно от степени раскрытия камеры сгорания F₀/ F_K, -отношения суммарной площади отверстий в жаровой трубе к площади сечения на входе в камеру. Уменьшение величины F₀/ F_к способствует увеличению скорости струй воздуха в жаровой трубе и их проникающей способности в поток, соответственно повышению интенсивности смешения продуктов сгорания с воздухом, следовательно, к снижению неравномерности температурного поля (рис 3.6). При этом увеличиваются гидравлические потери, т. е. более равномерное поле температур достигается при прочих равных условиях путем увеличения коэффициента восстановления давления s_кс.