Камера сгорания турбодвигателя

Что такое турбо двигатель?

Как мы знаем, двигатель с турбонаддувом это тепловой двигатель, работа которого обусловлена потреблением максимальной температуры, и ограничена поведением составляющих материалов, которые являются наиболее уязвимыми к теплу и механическим связям.

Почему используется именно сплав вольфрама?

Обеспокоеность за охрану окружающей среды привели конструкторов авиационных турбо-двигателей к поиска средств для уменьшения доли вредных веществ в выхлопных газах двигателей. Известно, что главной причиной в вопросе загрязнения авиационными турбо-двигателями, с одной стороны,являются выбросы окисей углерода, углеводородов, а также различных несгоревших остатков в процессе работы на земле, и, с другой стороны, выбросы окислов азота и частиц во время взлета и во время полета на высоте. Поэтому, продукты из вольфрамового сплава получают все большее общественное признание в данном случае.

Обычные камеры сгорания, как правило, оптимизированны для взлета или около взлетной операции. Это означает, что в начальной зоне камеры сгорания часть потока воздуха поступает от компрессора, с впрыскиваемым топливом топливо-воздушная смесь в этой зоне будет существенно стехиометрической при эданных режимах. При данных условиях, в соотвествии с уровнем температуры и высоким давлением, достигается наиболее полное сгорание, скорость химической реакции оптимальна для этих стехиометрических смесей.

С другой стороны, при низких характеристиках, на холостом ходу общая наполненность в камере лишь около половины, во время взлета, кроме того, давление и температура на выходе из компрессора ниже, в результате чего камеры, с частичным зарядом не регулируемы и скорость сжигания редко выходит за пределы 0,93. Сгорания, таким образом, весьма неполные, а это означает более высокие концентрации окиси углерода и несгоревших остатков в выхлопных газах, чем при нормальной эксплуатации. Чем выше пропорции загрязнителе, тем меньше суммарный выход сгорания.

Однако, представляется возможным повысить эффективность сгорания, учитывая четыре фактора:

Сроки испарения топлива,

Сроки воздушно-топливного перемешивания,

Сроки свежевого воздушно-топливного перемешивания,

Время химической реакции.

Первые два пункта можно считать незначительными при высоких номинальных величинах из-за давления, которое достигается, но это не так при низких величинах. В самом деле, для того, чтобы увеличить скорость испарения топлива, оно должно быть преобразовано в мелкие капли, что в условиях нормальной эксплуатации легко реализуется обычным механическим инжектором распыления, но производительность оставляет желать лучшего. Это связано с тем, что, если топливо хорошо делится на капли, оно плохо смешиваются с воздухом в основной зоне, и наполненность локальных зон слишком высока. В конце концов, необходимо, чтобы каждая капля имела бы вокруг некоторое количество газа, необходимого для ее испарения и сгорания, т. е. количество газа, которое приводит к стехиометрической смеси с молекулами кислорода после полного ипарения. Для достижения этого, были предложены системы, такие как аэродинамические инъекции. Аэродинамические инжекторы обычно лопатки сверления или завихрительные лопатки, через которые поступает воздух из компрессора, что служит для распыления топлива. Таким образом, получается воздушно-топливаная смесь.

Смесь из свежего газа/сгоревшего газа способствует повышению температуры цементуемой смеси и, таким образом, помогает в распылении газа, и, следовательно, позволяет улучшить скорость химической реакции. При таком контакте цементуемой смеси с газом высокой температуры в результате сжигания желательно организовать рециркуляцию последнего путем поиска удобного уровня турбулентности.

Все эти решения, которые позволяют повысить выход сгорания, имеют, однако, максимальную эффективность только при значениях, достаточных для давления и температуры воздуха на входной камере.

Что касается времени реакции, то это требует дополнительных исследований оптимизации обошащения смеси, в идеале хотелось бы иметь возможность получить долю стехиометрического воздуха/топлива в зоне стабилизации пламени, независимо от работы двигателя.

Первая задача этого товара заключается в обеспечении оригинального решения проблемы низкой эффективности сгорания в камере, которая включает в себя аэродинамического типа впрыскиватель или предварительно распыления, который крепится в основании камеры. На самом деле, в обычных камерах такого типа, он обеспечивают стехиометричесую смесь во время взлета, около одной трети необходимого потока воздуха для сжигания вводится в системе впрыска топлива и две трети через первичные сопла.

Все эти факторы благоприятны для сокращения времени реакции и приводят к сокращению длины камеры сгорания и, таким образом, ограничению времени пребывания газов в последней.

Что касается камеры кольцевого или сопло-образного типа, то можно создать промежуточный сегмент в виде кольцевой зоны, которая является общей для всех впрыскивателей. Промежуточный участок будут впоследствии переделан в круговую базу, расположеную в плоскости, перпендикулярной к оси камеры, к которой крепятся впрыскиватели, а также две кольцевых боковых стенок, которые приварены на одном конце к круглым основаниям, а на другом конце - к основанию камеры, определяющие кольцевой объем, который расширяется в сторону направления потока, различные формы могут быть адаптированы для применения в боковых стенках, аналогично как и в промежуточных сегментах в каждом инжекторе. Каждый из них может быть частично преобразован в прямую линию, а затем в конус, на конце которого расположены отверстия, предназначенные для введения четвертого потока воздуха, поставляемого одним или несколькими кругами, которые находятся в одной или нескольких плоскостях, перпендикулярных к оси камеры. Каждая из боковых стенок может быть образована из двух усеченных конических секций, с включением осей, присваренных концами, углы которых в верхней чвсти увеличиваются по отношению к направляющей стенке, небольшого диаметра отверстия, которые предназначены для введения четвертого потока воздуха, находятся непосредственно перед соединением, который образуется путем слияния двух усеченных конусов, и простираются в одной или нескольких плоскостях, перпендикулярных к общей оси усеченных конусов. Они также могут быть образованы первой усеченной частю, с верхним углом между 60 ° и 100 °, включая в нижней его конец, кольцевые зоны, которые расположены в плоскости, перпендикулярной к оси камеры, в которой находятся просверленные небольшие отверстия, что предназначены для введения четвертого потока воздуха, отверстия распространяется на один или несколько кругов, соосные с данной зоной и имеющие ось, перпендикулярную образующим усеченной части, к которой присоеденена кольцевая зона, где они просверлены. Последнее размещение оказывается особенно выгодным в случае высокой производительности камеры вследствие того, что она подавляет скольжения горячих потоков за струями, что согласованы с четвертым потоком.

Диаметр отверстия, предназначенного для подачи четвертого потока, в промежуточном кольцевом сегменте, который будет представлять 1/6 до 1/3 первичного воздуха, будет иметь диаметр от 1/10 и 1/40 от максимального увеличенного размера сегмента, измеренного на радиусе камеры.

Охлаждении направляющих вниз концов каждой боковой стены пятого потока воздуха, очевидно, работает, отверстия, которые предназначены для введения этого пятого потока, расположены в непосредственной близости к соединению между каждой боковой стенкой и камерой, значения углов и потока идентичны, как было указано для камер, в которых каждая форсунка имеет свои промежуточные сегменты.

Вставка промежуточнвх сегментов также может быть реализована в целях увеличения объема вторичной рециркуляционной зоны, ее глубина проникновения будет составлять от одной пятой до половины максимального размера промежуточных сегментов, измеренных на радиусе камеры.

 

Chinatungsten производит продукцию не только по международным стандартам, но также и в соответствии с чертежами заказчика.

Если вы заинтересованы в данной продукции – свяжитесь с нами: sales@chinatungsten.com, sales@xiamentungsten.com.