Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л. Газотурбинные двигатели

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

290

Ðèñóíîê 6.2.1_4 – Òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ êàìåðà ñãîðàíèÿ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

1 – íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ; 2 - âíóòðåííèé êîðïóñ ÊÑ; 3 - æàðîâàÿ òðóáà; 4 – íàðóæíîå êîëü-

öî ãàçîñáîðíèêà; 5 – âíóòðåííåå êîëüöî ãàçîñáîðíèêà; 6 - ñèëîâàÿ ñòîéêà; 7 - íàðóæíîå

êîëüöî äèôôóçîðà; 8 – âíóòðåííåå êîëüöî äèôôóçîðà; 9 - ïîëîñòü îòáîðîâ âîçäóõà;

10 - ôëàíöû îòáîðà âîçäóõà; 11 – ôîðñóíêà; 12 – òîïëèâíûé êîëëåêòîð ïåðâîãî êîíòóðà;

13 - òîïëèâíûé êîëëåêòîð âòîðîãî êîíòóðà; 14 – òðóáîïðîâîäû ïîäâîäà òîïëèâà ê ôîð-

ñóíêå; 15 – ñâå÷è çàæèãàíèÿ; 16 – ïëàìåïåðåáðàñûâàþùèé ïàòðóáîê; 17 - ïëàìåïåðåáðàñû-

âàþùàÿ ìóôòà; 18 - ïîäâåñêà æàðîâîé òðóáû; 19 – îòâåðñòèÿ ïåðâè÷íîé çîíû; 20 – îò-

âåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 21 - ðàìî÷íûé ôëàíåö æàðîâîé òðóáû; 22 - ñîïëîâîé àïïàðàò

ÒÂÄ; 23 – ïåðåïóñêíàÿ òðóáà; 24 - ëþ÷îê îñìîòðà.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

291

ðåííèì 2 êîðïóñàìè óñòàíàâëèâàåòñÿ îäíà æàðî-

âàÿ òðóáà 3. Íà Ðèñ. 6.2.1_5 ïðåäñòàâëåí ðàçðåç

êîëüöåâîé êàìåðû ñãîðàíèÿ äâèãàòåëÿ RB-211.

Êîðïóñà ÊÑ âìåñòå ñ íàïðàâëÿþùèì àïïàðà-

òîì 4 êîìïðåññîðà âõîäÿò â ñèëîâóþ ñõåìó äâèãà-

òåëÿ. Íà âûõîäå èç íàïðàâëÿþùåãî àïïàðàòà êîìï-

Ðèñóíîê 6.2.1_5 – Êîëüöåâàÿ ÊÑ äâèãàòåëÿ RB-211 (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

1 – íàðóæíûé êîðïóñ; 2 – âíóòðåííèé êîðïóñ; 3 – æàðîâàÿ òðóáà; 4 - íàïðàâëÿþùèé àïïà-

ðàò êîìïðåññîðà; 5 – êîëüöî äèôôóçîðà íàðóæíîå; 6 – íàðóæíàÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû;

7 - âíóòðåííÿÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 8 – ôðîíòîâàÿ ïëèòà; 9 – ïîäâåñêà æàðîâîé òðó-

áû; 10 - ïîÿñ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ; 11 – îòâåðñòèÿ ïåðôîðàöèè; 12 – îòâåðñòèÿ ïîäâîäà

âîçäóõà â ïåðâè÷íóþ çîíó; 13 – îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøåíèÿ; 14 – êîçûðåê; 15 – âòóëêà;

16 - òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà; 17 – òîïëèâíûé êîëëåêòîð; 18 – ïîëîñòü îòáîðîâ âîçäóõà;

19 - ôëàíåö îòáîðà âîçäóõà; 20 – âíóòðåííÿÿ ñòåíêà íàðóæíîãî êîðïóñà; 21 – ñîïëîâîé àï-

ïàðàò òóðáèíû

ðåññîðà óñòàíîâëåíî êîëüöî äèôôóçîðà íàðóæíîå

5, êîòîðîå âìåñòå ñî ñòåíêîé âíóòðåííåãî êîðïóñà

îáðàçóåò êîëüöåâîé äèôôóçîð.

Ðàáî÷èé îáúåì æàðîâîé òðóáû ïðåäñòàâëÿåò

ñîáîé êîëüöåâîå ïðîñòðàíñòâî ìåæäó íàðóæíîé 6,

âíóòðåííåé 7 ñòåíêàìè è ôðîíòîâîé ïëèòîé 8. Îò

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

292

ïåðåìåùåíèÿ âäîëü îñè äâèãàòåëÿ æàðîâàÿ òðóáà

çàôèêñèðîâàíà ïîäâåñêàìè 9. Ñòåíêè æàðîâîé òðó-

áû èçãîòîâëåíû òî÷åíèåì. Âîçäóõ íà îõëàæäåíèå

ñòåíîê ïîäàåòñÿ ÷åðåç íåñêîëüêî ïîÿñîâ îòâåðñòèé

10. Êðîìå òîãî, äëÿ ìåñòíîãî îõëàæäåíèÿ â ñòåí-

êàõ èìååòñÿ ïåðôîðàöèÿ 11 èç ìåëêèõ îòâåðñòèé.

Äëÿ îðãàíèçàöèè ãîðåíèÿ âîçäóõ â æàðîâóþ òðóáó

ïîñòóïàåò âî ÔÓ, â îòâåðñòèÿ 12 ïåðâè÷íîé çîíû

è îòâåðñòèÿ 13 çîíû ñìåøåíèÿ. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðî-

áèâíîé ñïîñîáíîñòè ñòðóé âîçäóõà â îòâåðñòèÿ óñ-

òàíîâëåíû êîçûðüêè 14 è âòóëêè 15. Òîïëèâî â ÊÑ

ïîäàåòñÿ ÷åðåç ôîðñóíêè 16 ñ âîçäóøíûì ðàñïûëîì.

Òîïëèâî ê ôîðñóíêàì ïîñòóïàåò ïî êîëëåêòîðàì 17.

Ðèñóíîê 6.2.1_6 – Èñïàðèòåëüíàÿ êîëüöåâàÿ ÊÑ

(Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-

Royce plc.)

1 – èñïàðèòåëüíîå óñòðîéñòâî;

2 – æàðîâàÿ òðóáà; 3 – ôîðñóíêà

Íàðóæíîå êîëüöî äèôôóçîðà îáðàçóåò âìåñòå

ñ íàðóæíûì êîðïóñîì ïîëîñòü 18, èç êîòîðîé ÷å-

ðåç ôëàíöû 19 îòáèðàåòñÿ âîçäóõ íà ñàìîëåòíûå

íóæäû.

Íàðóæíûé êîðïóñ ÊÑ èìååò äâîéíóþ ñòåíêó.

Âíóòðåííÿÿ ñòåíêà 20 îáðàçóåò ïðîòî÷íóþ ÷àñòü

ÊÑ è ïðåäîõðàíÿåò íàðóæíóþ ñòåíêó îò ïîòîêà

òåïëà îò ãîðÿ÷åé æàðîâîé òðóáû. Íàðóæíàÿ ñòåíêà

êîðïóñà – ñèëîâàÿ. Îíà âîñïðèíèìàåò óñèëèÿ îò

âíóòðåííåãî äàâëåíèÿ è îñåâûõ ñèë. Ìåæäó ñòåí-

êàìè êîðïóñà ïðîõîäèò âîçäóõ, îòáèðàåìûé èç ÊÑ

íà îõëàæäåíèå òóðáèíû.

Êðîìå ðàññìîòðåííûõ îñíîâíûõ ñõåì ñóùå-

ñòâóåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ÊÑ, êîòîðûå èìåþò îñî-

áåííîñòè êîíñòðóêöèè äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ òðåáî-

âàíèé, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê êîíêðåòíîé ÊÑ. Òàê, ïî

êîíñòðóêöèè ÔÓ æàðîâûõ òðóá ðàçëè÷àþò ÊÑ èñ-

ïàðèòåëüíûå (ñì. Ðèñ. 6.2.1_6) è ìíîãîôîðñóíî÷íûå

(ñì. Ðèñ. 6.3.4.1_2). Èñïàðèòåëüíûå ÊÑ îòëè÷àþò-

ñÿ îò îáû÷íûõ òîëüêî íàëè÷èåì ñïåöèàëüíîãî èñ-

ïàðèòåëüíîãî óñòðîéñòâà 1 (ñì. Ðèñ. 6.2.1_6),

â êî-

òîðîå ôîðñóíêîé 2 ïîäàåòñÿ òîïëèâî è íåáîëüøîå

êîëè÷åñòâî âîçäóõà (α = 0,25…0,3), ÷òîáû ÒÂÑ íå

âîñïëàìåíèëàñü â èñïàðèòåëüíîì óñòðîéñòâå. Ïðè

ïîïàäàíèè òîïëèâà íà ãîðÿ÷èå ñòåíêè èñïàðèòåëü-

íîãî óñòðîéñòâà òîïëèâî èñïàðÿåòñÿ, ïåðåìåøèâà-

åòñÿ ñ âîçäóõîì, è ïîäãîòîâëåííàÿ ÒÂÑ ïîñòóïàåò

â æàðîâóþ òðóáó 3. Òàêèå ÊÑ íå ïîëó÷èëè øèðî-

êîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ èç-çà ïðîáëåì ñ êîêñîâàíè-

åì òîïëèâà â èñïàðèòåëüíîì óñòðîéñòâå è ïðîñêî-

êîì â íåãî ïëàìåíè.

Ðèñóíîê 6.2.1_7 – Ïðîòèâîòî÷íàÿ èíäèâèäóàëüíàÿ ÊÑ (Ïå÷àòàåòñÿ ñ ðàçðåøåíèÿ Rolls-Royce plc.)

1 – âûõîä èç êîìïðåññîðà ïðèñîåäèíèòåëüíûé ïàòðóáîê; 2 – êîðïóñ ÊÑ; 3 - æàðîâàÿ òðó-

áà; 4 - ôðîíòîâîå óñòðîéñòâî; 5 – çàâèõðèòåëü; 6 – ïàòðóáêè; 7 - îòâåðñòèÿ çîíû ñìåøå-

íèÿ; 8 - ôîðñóíêà; 9 – òðóáà ïîäâîäà ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ê òóðáèíå

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

293

Â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ïðîõîäÿùåãî

÷åðåç ÊÑ ïîòîêà, îíè äåëÿòñÿ íà ïðÿìîòî÷íûå, (âñå

ðàññìîòðåííûå âûøå) è ïðîòèâîòî÷íûå, â êîòîðûõ

ïîòîê ìåíÿåò ñâîå íàïðàâëåíèå. Íà Ðèñ. 6.2.1_7

ïðåäñòàâëåíà îäíà èç ðàííèõ ðàçðàáîòîê ïðîòèâî-

òî÷íîé ÊÑ ôèðìû Rolls-Royce. Âîçäóõ ïîñòóïàåò

èç êîìïðåññîðà ÷åðåç ïàòðóáîê 1 â ïðîñòðàíñòâî

ìåæäó êîðïóñîì 2 è æàðîâîé òðóáîé 3, çàòåì âõî-

äèò ÷åðåç ÔÓ 4, çàâèõðèòåëü 5, ïàòðóáêè 6 è îòâåð-

ñòèÿ 7 â æàðîâóþ òðóáó. Òîïëèâî ïîäàåòñÿ

â æàðî-

âóþ òðóáó ôîðñóíêîé 8. Ïðîèñõîäèò ñãîðàíèå

òîïëèâà ïî îáû÷íîé ñõåìå, è ãîðÿ÷èå ãàçû ÷åðåç

òðóáó 9 ïîñòóïàþò íà âõîä òóðáèíû. Ïðîòèâîòî÷-

íûå ÊÑ èç-çà ñìåíû íàïðàâëåíèÿ ïîêà èìåþò ïî-

âûøåííûå ïîòåðè äàâëåíèÿ è ïðèìåíÿþòñÿ â îñ-

íîâíîì íà äâèãàòåëÿõ èìåþùèõ îãðàíè÷åíèÿ ïî

ãàáàðèòàì â äëèíó. Ïðèìåð ïðîòèâîòî÷íîé ÊÑ

ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.2.1_8.

Ê îñîáîé ãðóïïå îòíîñÿòñÿ äâóõçîííûå ÊÑ,

ñîçäàííûå äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íèçêîé ýìèññèè âðåä-

íûõ âåùåñòâ. Îíè áóäóò ðàññìîòðåíû â ðàçäåëå

6.3.4.

Ðèñóíîê 6.2.1_8 – Ïðîòèâîòî÷íàÿ ÊÑ äâèãàòåëÿ Ò-55 (Èëëþñòðàöè ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåíà êîìïàíèåé

Honeywell International Inc.)

6.2.2 – Âûáîð ñõåìû ÊÑ

Âûáîð ñõåìû ÊÑ çàâèñèò îò íàçíà÷åíèÿ äâè-

ãàòåëÿ è îò ïðåäúÿâëÿåìûõ ê íåìó ñïåöèàëüíûõ

òðåáîâàíèé. Ñïðîåêòèðîâàííûå äëÿ îäíîãî è òîãî

æå äâèãàòåëÿ òðóá÷àòî-êîëüöåâàÿ è êîëüöåâàÿ ÊÑ

èìåþò ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâûå õàðàêòåðèñòèêè,

õîòÿ êàæäàÿ ñõåìà èìååò ñâîè èíäèâèäóàëüíûå

äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè.

Â òðóá÷àòî-êîëüöåâîé ÊÑ èìååòñÿ âîçìîæ-

íîñòü ðàâíîìåðíîãî ïîäâîäà âîçäóõà ê ïîäàâàåìî-

ìó òîïëèâó. Ýòî âàæíîå îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò

õîðîøî îðãàíèçîâàòü ïðîöåññ ãîðåíèÿ è ñìåøåíèÿ

â æàðîâîé òðóáå. Áëàãîäàðÿ ýòîìó êàìåðà èìååò

âûñîêóþ ïîëíîòó ñãîðàíèÿ, íèçêóþ íåðàâíîìåð-

íîñòü ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå, õîðîøèå

ýìèññèîííûå õàðàêòåðèñòèêè. Âàæíûì äîñòîèí-

ñòâîì ýòîé ñõåìû ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü èñïûòà-

íèÿ è äîâîäêè ÊÑ íà óñòàíîâêàõ ñ óìåðåííûìè

ðàñõîäàìè âîçäóõà.

Êîëüöåâàÿ ÊÑ áîëåå êîìïàêòíà, èìååò íå-

ñêîëüêî ìåíüøèå ïîòåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ (õîòÿ

â ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûå ïî-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

294

òåðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ äèêòóþòñÿ îõëàæäàåìûì

ñîïëîâûì àïïàðàòîì òóðáèíû). Æàðîâàÿ òðóáà

êîëüöåâîé ÊÑ, â ñèëó ïðîñòîé ôîðìû, áîëåå òåõ-

íîëîãè÷íà â èçãîòîâëåíèè. Ìåíüøàÿ ïîâåðõíîñòü

æàðîâîé òðóáû òðåáóåò ìåíüøèõ ðàñõîäîâ âîçäó-

õà íà îõëàæäåíèå åå ñòåíîê. Îäíàêî ñðàâíèòåëüíî

íåáîëüøàÿ ïîâåðõíîñòü íå ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ

ìàññû æàðîâîé òðóáû, êàê ìîæíî áûëî áû îæè-

äàòü, ïîñêîëüêó îáåñïå÷åíèå íåîáõîäèìîé ïðî÷íî-

ñòè íàðóæíîé îáå÷àéêè òðåáóåò óâåëè÷åíèÿ å¸ òîë-

ùèíû, ÷òî ñîîòâåòñòâåííî óâåëè÷èâàåò ìàññó.

Âñëåäñòâèå ñèëüíîãî âëèÿíèÿ ïîëåé ñêîðîñòåé âîç-

äóõà íà âõîäå â ÊÑ íà ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõî-

äå è òðóäíîñòåé ñîãëàñîâàíèÿ ïîòîêîâ âîçäóõà

ñ ïî-

äà÷åé òîïëèâà â æàðîâóþ òðóáó, ïîëÿ òåìïåðàòóð

ãàçà â êîëüöåâîé ÊÑ ìåíåå ñòàáèëüíû, ÷åì â òðóá-

÷àòî-êîëüöåâîé. Áîëüøóþ òðóäíîñòü â ñòåíäîâîé

äîâîäêå êîëüöåâîé ÊÑ ïðåäñòàâëÿåò íåîáõîäèìîñòü

èìåòü óñòàíîâêè ñ áîëüøèì ðàñõîäîì âîçäóõà. Íå-

ñìîòðÿ íà ýòî â íàñòîÿùåå âðåìÿ êîëüöåâûå ÊÑ ïî-

ëó÷èëè íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â àâèàöèîí-

íûõ ÃÒÄ.

Â ïðîìûøëåííûõ ÃÒÄ øèðîêîå ïðèìåíåíèå

íàõîäÿò òðóá÷àòî-êîëüöåâûå ÊÑ, ïîñêîëüêó â äàí-

íîì ñëó÷àå îäíî èç ïåðâûõ ìåñò çàíèìàåò òðåáî-

âàíèå ïî ýêñïëóàòàöèîííîé òåõíîëîãè÷íîñòè (âîç-

ìîæíîñòè çàìåíû óçëîâ ÊÑ â ýêñïëóàòàöèè âïëîòü

äî çàìåíû æàðîâûõ òðóá).

6.3 – Ïðîåêòèðîâàíèå ÊÑ

Ïðîöåññ ñîçäàíèÿ ÊÑ, êàê è ëþáîãî äðóãîãî

îñíîâíîãî óçëà ÃÒÄ ñîñòîèò èç îïðåäåëåííûõ ýòà-

ïîâ (ñì. ðàçäåë 2.5.1). Â äàííîé ãëàâå ðàññìàòðè-

âàþòñÿ îñîáåííîñòè ïðîåêòèðîâàíèÿ ÊÑ, âûáîð åå

îáëèêà, îïðåäåëåíèå òðåáîâàíèé ê ñîñòàâëÿþùèì

óçëàì.

Îáëèê ÊÑ âûáèðàåòñÿ, êàê ïðàâèëî, íà áàçå

èìåþùåãîñÿ ïðîòîòèïà ñ ó÷åòîì òðàäèöèé è íà-

êîïëåííîãî îïûòà ïðåäïðèÿòèÿ, åãî òåõíîëîãè-

÷åñêîé è ïðîèçâîäñòâåííîé áàçû, ñðîêîâ ñîçäà-

íèÿ. Çà ïðîòîòèï ìîæåò áûòü âûáðàíà ðàíåå

ñïðîåêòèðîâàííàÿ ÊÑ ñ èçâåñòíûìè õàðàêòåðèñ-

òèêàìè, íàèáîëåå áëèçêî îòâå÷àþùàÿ ïðåäúÿâëÿ-

åìûì òðåáîâàíèÿì. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ñîçäà-

íèå ÊÑ ñ íóæíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, íàäåæíî

ðàáîòàþùåé â òå÷åíèå çàäàííîãî ðåñóðñà, òðåáó-

åò ïðîâåäåíèÿ çíà÷èòåëüíîãî îáúåìà ýêñïåðèìåí-

òàëüíî-äîâîäî÷íûõ ðàáîò, êàê íà óñòàíîâêàõ

, òàê

è â ñèñòåìå äâèãàòåëÿ. Ýòî òàêæå çàñòàâëÿåò ïðè

ïðîåêòèðîâàíèè íîâûõ ÊÑ ñòðåìèòüñÿ â ìàêñè-

ìàëüíîé ñòåïåíè èñïîëüçîâàòü îïûò ñîçäàíèÿ è äî-

âîäêè ïðåäøåñòâóþùèõ îáðàçöîâ.

6.3.1 – Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ïðîåê-

òèðîâàíèÿ ÊÑ

Â ïåðå÷åíü èñõîäíûõ äàííûõ äëÿ âûïîëíåíèÿ

ïðîåêòà âõîäÿò:

–îáùèå òðåáîâàíèÿ ê äâèãàòåëþ è åãî óçëàì

(ñì. ðàçäåë 2.3);

- ñïåöèàëüíûå òðåáîâàíèÿ ê ÊÑ (ñì. ðàç-

äåë 6.1);

- ðåçóëüòàòû òåðìîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ÷åòà äâè-

ãàòåëÿ íà ðåæèìàõ óñëîâíîãî öèêëà âçëåòíî-ïîñà-

äî÷íûõ îïåðàöèé â ñîîòâåòñòâèè ñî ñòàíäàðòîì

ÈÊÀÎ;

- õàðàêòåðèñòèêè âîçäóøíîãî ïîòîêà íà âõîäå

â ÊÑ (èíòåíñèâíîñòü è ìàñøòàá òóðáóëåíòíîñòè,

ðàñïðåäåëåíèå äàâëåíèÿ, òåìïåðàòóðû è âåêòîðà

ñêîðîñòè â îêðóæíîì è ðàäèàëüíîì íàïðàâëåíèÿõ);

-ìàêñèìàëüíîå ðàñïîëàãàåìîå äàâëåíèå

è òåìïåðàòóðà òîïëèâà íà âõîäå â ÊÑ;

- ýêñòðåìàëüíûå ñîîòíîøåíèÿ «òîïëèâî/âîç-

äóõ» íà ðåæèìàõ ïðèåìèñòîñòè è ñáðîñà ãàçà;

- òðåáîâàíèÿ ê âåëè÷èíå îòáîðîâ âîçäóõà èç

ÊÑ: íà îõëàæäåíèå òóðáèíû, ïðîòèâîîáëåäåíè-

òåëüíóþ ñèñòåìó, ñèñòåìó êîíäèöèîíèðîâàíèÿ âîç-

äóõà è ïåðåïóñêîâ íà çàïóñêå;

- òðåáîâàíèÿ ê êîëè÷åñòâó, ðàñïîëîæåíèþ

è ïðîõîäíûì ñå÷åíèÿì âîçäóøíûõ, ìàñëÿíûõ

è ñóôëèðóþùèõ ìàãèñòðàëåé, åñëè îíè ïðîõîäÿò

÷åðåç ÊÑ.

6.3.2 – Îïðåäåëåíèå îñíîâíûõ ðàç-

ìåðîâ ÊÑ

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ îñíîâíûõ ðàçìåðîâ ÊÑ âû-

ïîëíÿåòñÿ ïðîåêòèðîâî÷íûé ðàñ÷åò, êîòîðûé áà-

çèðóåòñÿ íà îñíîâíûõ ïîëîæåíèÿõ òåîðèè ðàáî÷å-

ãî ïðîöåññà è ïðàêòè÷åñêîì îïûòå, íàêîïëåííîì

ïðè ñîçäàíèè ÊÑ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ.

6.3.2.1 – Îáúåì æàðîâîé òðóáû

Îáúåì æàðîâîé òðóáû ðàññ÷èòûâàåòñÿ èç óñ-

ëîâèÿ îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ

ñ ïîìîùüþ îáîáùåííîé çàâèñèìîñòè ïîëíîòû

ñãîðàíèÿ òîïëèâà îò êðèòåðèÿ ôîðñèðîâàíèÿ

ηη

= f(Ê

). Ðàñ÷åò îáû÷íî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ìàêñè-

ìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòû ÃÒÄ.

Ïàðàìåòð ôîðñèðîâàíèÿ Ê

ïî ñâîåìó ôèçè-

÷åñêîìó ñìûñëó õàðàêòåðèçóåò îòíîøåíèå âðåìå-

íè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè êî âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ

òîïëèâà â ÊÑ:

= const (G

/ T*

(P*

)

1,25

) (6.3.2-1)

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

295

ãäå V

- îáúåì æàðîâîé òðóáû;

, P*

, T*

- ðàñõîä, äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà

âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ.

Ïðè âûáîðå îáúåìà æàðîâîé òðóáû íåîáõî-

äèìî ó÷åñòü ñëåäóþùåå.

Âî-ïåðâûõ - îáúåì æàðîâîé òðóáû îïðåäåëÿ-

åò âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïðè âû-

ñîêèõ òåìïåðàòóðàõ â ÊÑ, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü âëè-

ÿåò íà âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ. Ñ öåëüþ

óìåíüøåíèÿ âûáðîñîâ NOx íåîáõîäèìî óìåíüøàòü

âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ïðè âûñî-

êèõ òåìïåðàòóðàõ íà âçëåòíîì ðåæèìå, ò.å. óìåíü-

øàòü îáúåì æàðîâîé òðóáû.

Âî-âòîðûõ - äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàáîòû ÊÑ íà

ðåæèìå ìàëîãî ãàçà, íèçêèõ âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ

è îáåñïå÷åíèÿ âûñîòíîãî ðîçæèãà òðåáóåòñÿ óâå-

ëè÷åíèå îáúåìà æàðîâîé òðóáû, ò.ê. íà ýòèõ ðåæè-

ìàõ ðåçêî ñíèæàåòñÿ ïîëíîòà ñãîðàíèÿ è óâåëè÷è-

âàåòñÿ êðèòåðèé ôîðñèðîâàíèÿ Ê

Îêîí÷àòåëüíûé îáúåì æàðîâîé òðóáû îïðå-

äåëÿåòñÿ ïóòåì íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ ðàñ-

÷åòîâ, êîíñòðóêòîðñêèõ ïðîðàáîòîê è ïðîâåäåíèÿ

ýêñïåðèìåíòîâ íà ìîäåëüíûõ óñòàíîâêàõ, âêëþ÷à-

þùèõ èìèòàöèþ âûñîòíûõ ðåæèìîâ.

6.3.2.2 – Ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà

â æàðîâîé òðóáå

Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ îáúåìà æàðîâîé òðóáû

âûïîëíÿåòñÿ «àýðîäèíàìè÷åñêîå ïðîåêòèðîâàíèå»,

öåëü êîòîðîãî – îáåñïå÷èòü:

- áåçîòðûâíîñòü òå÷åíèÿ âîçäóõà â ïðåääèô-

ôóçîðå;

- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà â ìåæ-

òðóáíîì ïðîñòðàíñòâå èëè êîëüöåâûõ êàíàëàõ;

- çàäàííûå ïîòåðè äàâëåíèÿ;

- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ïîäâîäà âîçäó-

õà â æàðîâóþ òðóáó ïî åå äëèíå ñ òî÷êè çðåíèÿ

îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãîðåíèÿ äëÿ îáåñïå÷åíèÿ

âûñîêîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ òîïëèâà, íîðì íà âûá-

ðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ è ôîðìèðîâàíèÿ òðåáóåìîé

ðàäèàëüíîé ýïþðû òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå.

Âåñü âîçäóõ, ïîñòóïàþùèé â æàðîâóþ òðóáó,

ìîæíî óñëîâíî ðàçäåëèòü íà îòäåëüíûå õàðàêòåð-

íûå ñîñòàâëÿþùèå: íà ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ, â ÔÓ,

â çîíó ãîðåíèÿ è â çîíó ñìåøåíèÿ.

Äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ðàñõîäà âîçäóõà ìåæäó

çîíàìè æàðîâîé òðóáû ÷àñòî ïîñòóïàþò ñëåäóþ-

ùèì îáðàçîì. Âíà÷àëå âûáèðàåòñÿ ðåæèì ñæèãà-

íèÿ òîïëèâà â ðàñ÷åòíûõ óñëîâèÿõ è îïðåäåëÿåòñÿ

êîëè÷åñòâî âîçäóõà, ïîñòóïàþùåãî â çîíó ãîðåíèÿ.

Íàïðèìåð, ïðè îáùåì êîýôôèöèåíòå èçáûòêà âîç-

äóõà íà âûõîäå èç ÊÑ

αα

ÊÑ

= 3 ïðè ñæèãàíèè îáåä-

íåííîé ÒÂÑ â çîíå ãîðåíèÿ ñ

αα

ÃÎÐ

= 1,5 â íå¸ íåîá-

õîäèìî ïîäàòü 50% îò îáùåãî êîëè÷åñòâà âîçäóõà,

ïîñòóïèâøåãî â ÊÑ. Åñëè âûáðàíà êîíöåïöèÿ íèç-

êîòåìïåðàòóðíîãî ñæèãàíèÿ îáîãàùåííîé ÒÂÑ

αα

ÃÎÐ

= 1,5 â íå¸ íåîáõîäèìî ïîäàòü 50% îò îá-

ùåãî êîëè÷åñòâà âîçäóõà, ïîñòóïèâøåãî â ÊÑ. Åñëè

âûáðàíà êîíöåïöèÿ íèçêîòåìïåðàòóðíîãî ñæèãà-

íèÿ îáîãàùåííîé ÒÂÑ ñ

αα

ÃÎÐ

= 0,6, òî â çîíó ãîðå-

íèÿ íåîáõîäèìî ïîäàòü 20% âîçäóõà, çäåñü:

αα

= G

/ G

ãäå G

– ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç ÊÑ (èëè çîíó

ãîðåíèÿ) (êã/ñ);

– ðàñõîä òîïëèâà (êã/c);

–

ñòåõèîìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò äëÿ âîç-

äóõà è äàííîãî âèäà òîïëèâà (êåðîñèíà).

Äëÿ èñïîëüçóåìûõ âèäîâ êåðîñèíà (ÐÒ, Ò-6,

ÒÑ-1, Ò-1) ñòåõèîìåòðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò äëÿ

âîçäóõà íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò 14,70 äî 14,94.

Ðåøåíèå çàäà÷è ïî ðàñïðåäåëåíèþ âîçäóõà

ìåæäó ÔÓ è îñíîâíûìè îòâåðñòèÿìè çîíû ãîðå-

íèÿ ñâîäèòñÿ ê îòûñêàíèþ êîìïðîìèññíîãî âàðè-

àíòà, ïðè êîòîðîì îáåñïå÷èâàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ

îäíîðîäíîñòü ÒÂÑ, íàäåæíîñòü çàïóñêà è óñòîé-

÷èâîñòü ãîðåíèÿ âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâèãà-

òåëÿ. Ïðîòèâîðå÷èå ìåæäó ýòèìè òðåáîâàíèÿì çàê-

ëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñ îäíîé ñòîðîíû óâåëè÷åíèå

ðàñõîäà âîçäóõà ÷åðåç ÔÓ ñïîñîáñòâóåò îáðàçîâà-

íèþ áîëåå îäíîðîäíîé ÒÂÑ, ñ äðóãîé ñòîðîíû - ýòî

ïðèâîäèò ê ðîñòó ñêîðîñòè ïîòîêà â ãîëîâíîé ÷àñ-

òè æàðîâîé òðóáû, ÷òî óõóäøàåò óñëîâèÿ ðîçæèãà

è ñóæàåò îáëàñòü óñòîé÷èâîãî ãîðåíèÿ. Â êàæäîì

êîíêðåòíîì ñëó÷àå ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà ìåæäó

ÔÓ è îñíîâíûìè îòâåðñòèÿìè âûáèðàåòñÿ ëèáî ïî

àíàëîãèè ñ áëèæàéøèì ïðîòîòèïîì, ëèáî íà îñíî-

âàíèè èìåþùèõñÿ ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ èëè ñîá-

ñòâåííîãî îïûòà ïðåäïðèÿòèÿ è îêîí÷àòåëüíî ïîä-

òâåðæäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòîì.

Îñòàâøèéñÿ âîçäóõ äåëèòñÿ ìåæäó ñèñòåìîé

îõëàæäåíèÿ è çîíîé ñìåøåíèÿ. Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî

âîçäóõ ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ ïðàêòè÷åñêè íå âîâëå-

êàåòñÿ â îðãàíèçàöèþ ðàáî÷åãî ïðîöåññà â æàðîâîé

òðóáå, åãî êîëè÷åñòâî ñòàðàþòñÿ îãðàíè÷èòü. Îñî-

áåííî ýòî àêòóàëüíî äëÿ ñîâðåìåííûõ ÃÒÄ ñ âûñî-

êèìè òåðìîäèíàìè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè öèêëà

è íèçêèìè çíà÷åíèÿìè êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîç-

äóõà çà ÊÑ (

αα

ÊÑ

≈ 2,2). Òàê, â ÊÑ ñ

αα

ÊÑ

= 2,2, ïðè

îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ñæèãàíèÿ îáåäíåííîé ÒÂÑ

αα

= 1,8 â çîíå ãîðåíèÿ îáúåì âîçäóõà, îñòàâøåãî-

ñÿ íà çîíó ñìåøåíèÿ è îõëàæäåíèå ñòåíîê, áóäåò

ñîñòàâëÿòü âñåãî îêîëî 18%.

Â óñëîâèÿõ äåôèöèòà âîçäóõà äëÿ îõëàæäåíèÿ

ñòåíîê æàðîâûõ òðóá òðåáóåòñÿ ïðèìåíÿòü âûñî-

êîýôôåêòèâíûå ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è òåïëîçà-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

296

ùèòíûå ïîêðûòèÿ (ñì. ðàçäåë 6.4.2.2). Â êàæäîì

êîíêðåòíîì ñëó÷àå âåëè÷èíó ïîòðåáíîãî ðàñõîäà

îõëàæäàþùåãî âîçäóõà ïðåäâàðèòåëüíî íàõîäÿò èç

òåïëîâîãî ðàñ÷åòà ñòåíêè æàðîâîé òðóáû è çàòåì

óòî÷íÿþò ïî ðåçóëüòàòàì òåðìîìåòðèðîâàíèÿ íà

äâèãàòåëå.

Íà íà÷àëüíîì ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèÿ ãåîìåò-

ðè÷åñêèå ðàçìåðû îòâåðñòèé â ñòåíêå æàðîâîé òðó-

áû è ÔÓ ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ñëåäóþùåé ñõåìå:

– îïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ ïëî-

ùàäü îòâåðñòèé â ñòåíêå æàðîâîé òðóáû;

– ðàñïðåäåëÿåòñÿ ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ

ïëîùàäü ïî çîíàì æàðîâîé òðóáû â ñîîòâåòñòâèè

ñ âûáðàííûì ðàñïðåäåëåíèåì ðàñõîäà âîçäóõà;

– îïðåäåëÿåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïëîùàäü

è ôàêòè÷åñêèå ðàçìåðû îòâåðñòèé.

Ñóììàðíàÿ ýôôåêòèâíàÿ ïëîùàäü îòâåðñòèé

(ì

) â ñòåíêå æàðîâîé òðóáû íàõîäèì ïî ôîðìóëå:

ÝÔ

Σ Σ

= G

ÂÆ

/ (2

ρρ

∆Ð

)

0,5

(6.3.2 - 3)

ãäå G

ÂÆ

- ðàñõîä âîçäóõà ÷åðåç æàðîâóþ òðóáó

(êã/ñ);

ρ ρ

- ïëîòíîñòü âîçäóõà â ìåæòðóáíîì

êàíàëå (êã/ì

);

∆Ð

- ïåðåïàä äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé

òðóáû (Ïà).

Âåëè÷èíà ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðî-

âîé òðóáû íà ïðàêòèêå êîëåáëåòñÿ â äîñòàòî÷íî

óçêèõ ïðåäåëàõ (3…5% îò äàâëåíèÿ çà êîìïðåññî-

ðîì). Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ

ïåðåïàäà óõóäøàåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû îõ-

ëàæäåíèÿ ïåðâîãî ñîïëîâîãî àïïàðàòà ÒÂÄ è ïðî-

òåêàíèå ðàáî÷åãî ïðîöåññà â ñàìîé æàðîâîé òðó-

áå. Ïðè áîëåå âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ íåîáîñíîâàííî

çàâûøàþòñÿ îáùèå ïîòåðè â ÊÑ. Ïîýòîìó, âåëè÷è-

íîé ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû

ìîæíî ïðåäâàðèòåëüíî çàäàòüñÿ, ïðèíèìàÿ åå ïî-

ñòîÿííîé ïî âñåé äëèíå æàðîâîé òðóáû.

Åñëè èçâåñòíû ïîòåðè äàâëåíèÿ â äèôôóçîðå,

òî ñðåäíþþ âåëè÷èíó ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà ñòåí-

êå æàðîâîé òðóáû ìîæíî îïðåäåëèòü ïóòåì âû÷è-

òàíèÿ èç îáùèõ ïîòåðü äàâëåíèÿ â ÊÑ (êîòîðûå, êàê

ïðàâèëî, ÿâëÿþòñÿ çàäàííîé âåëè÷èíîé), ïîòåðü

â äèôôóçîðå.

Íà îñíîâàíèè ïðèíÿòîãî äîïóùåíèÿ î ïîñòî-

ÿííîé âåëè÷èíå ïåðåïàäà äàâëåíèÿ âäîëü ñòåíêè

æàðîâîé òðóáû, ýôôåêòèâíàÿ ïëîùàäü îòâåðñòèé

äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü ðàíåå âûáðàííîìó ðàñïðå-

äåëåíèþ ðàñõîäà âîçäóõà ïî çîíàì æàðîâîé òðó-

áû. Òîãäà ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïëîùàäü îòäåëüíûõ îò-

âåðñòèé îïðåäåëèòñÿ êàê îòíîøåíèå ýôôåêòèâíîé

ïëîùàäè ê êîýôôèöèåíòó ðàñõîäà âîçäóõà:

Ðèñóíîê 6.3.2_1 – Ñõåìà ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñòðóè

â ñíîñÿùåì ïîòîêå

ÃÅÎÌ

= F

ÝÔÔ

µµ

(6.3.2 - 4)

Äëÿ ëîïàòî÷íûõ çàâèõðèòåëåé êîýôôèöèåíò

ðàñõîäà âîçäóõà áåð¸òñÿ ïî ñïðàâî÷íûì èëè ýêñ-

ïåðèìåíòàëüíûì äàííûì, à çà ãåîìåòðè÷åñêóþ

ïëîùàäüþ ïðèíèìàåòñÿ ïëîùàäü ñàìîãî óçêîãî

ìåñòà â ìåæëîïàòî÷íîì êàíàëå. Ðàçìåðû îòâåðñòèé

ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ íàõîäÿòñÿ ïî ðåçóëüòàòàì òåï-

ëîâîãî ðàñ÷åòà æàðîâîé òðóáû.

Ïðè îïðåäåëåíèè ðàçìåðîâ îñíîâíûõ îòâåð-

ñòèé çîíû ãîðåíèÿ è çîíû ðàçáàâëåíèÿ êîíñòðóêòî-

ðó ïðèõîäèòñÿ ïîäáèðàòü îïòèìàëüíîå ñîîòíîøå-

íèå ìåæäó êîëè÷åñòâîì îòâåðñòèé, èõ ðàçìåðàìè

è ôîðìîé ñ òåì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ëó÷øåå ïåðåìå-

øèâàíèå âîçäóõà ñ òîïëèâîì èëè ïðîäóêòàìè ñãî-

ðàíèÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.2_3). Âàæíîé õàðàêòåðèñòè

êîé

â ýòîì âûáîðå ÿâëÿåòñÿ ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ

Ðèñóíîê 6.3.2_2 – Êîýôôèöèåíò ðàñõîäà âîçäóõà

÷åðåç îñíîâíûå îòâåðñòèÿ

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

297

ñòðóè âîçäóõà â ïîòîê ãàçîâ. Â îáùåì ñëó÷àå îíà

çàâèñèò îò ðàñïîëàãàåìîãî ïåðåïàäà ñòàòè÷åñêîãî

äàâëåíèÿ íà ñòåíêå æàðîâîé òðóáû (èëè ñêîðîñòè

âîçäóøíîé ñòðóè), ôîðìû îòâåðñòèÿ, ïðîôèëÿ êðî-

ìîê, òîëùèíû ñòåíêè, óãëà íàêëîíà îñè îòâåðñòèÿ

ê íàïðàâëåíèþ ñíîñÿùåãî ïîòîêà, ñêîðîñòè âîçäó-

õà â ìåæòðóáíîì êàíàëå è ñêîðîñòè ãàçà â æàðîâîé

òðóáå. Äëÿ ñòðóè âîçäóõà, âòåêàþùåé ÷åðåç êðóã-

ëîå îòâåðñòèå ïåðïåíäèêóëÿðíî ê ñíîñÿùåìó ïîòî-

êó (ñì. Ðèñ. 6.3.2_1), ãëóáèíó ïðîíèêíîâåíèÿ ìîæ-

íî îïðåäåëèòü ïî ýìïèðè÷åñêîé ôîðìóëå:

H=d

[0,3+0,415(W

/ W

)] (L/d

)

0,63

(6.3.2 - 5)

ãäå L - äëèíà, íà êîòîðîé ãëóáèíà ïðîíèêíîâå-

íèÿ ñòðóè ðàâíà Í (ì);

- ñêîðîñòü ñòðóè â îòâåðñòèè (ì/ñ);

- ñêîðîñòü ïîòîêà ãàçîâ â æàðîâîé òðóáå

(ì/ñ).

Ñêîðîñòü ñòðóè âîçäóõà â îòâåðñòèè îïðåäå-

ëÿåòñÿ ÷åðåç ýôôåêòèâíóþ ïëîùàäü îòâåðñòèÿ ïî

ôîðìóëå:

Ðèñóíîê 6.3.2_3 – Ðàñ÷åòíàÿ îáëàñòü ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

Ðèñóíîê 6.3.2._4 – Ïîëå ìîäóëÿ ñêîðîñòè â ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

298

Ðèñóíîê 6.3.2_5 – Èçîïîâåðõíîñòü òåìïåðàòóðû Ò=1350 Ê è ïðîôèëü òåìïåðàòóðû íà âûõîäå ÊÑ äâèãàòåëÿ

ÏÑ-90À

= G

ÎÒÂ

/ (

ρµρµ

ρµ

ÃÅÎÌ

) (6.3.2 - 6)

Æåëàòåëüíî, ÷òîáû ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ ñòðóé

âîçäóõà (èëè îòäåëüíûõ ñòðóé), âòåêàþùèõ ÷åðåç

îñíîâíûå îòâåðñòèÿ çîí ãîðåíèÿ è ðàçáàâëåíèÿ

äîõîäèëà êàê ìèíèìóì äî öåíòðà æàðîâîé òðóáû,

ãäå ïðîèñõîäèò îñíîâíîé ïðîöåññ ãîðåíèÿ è îáû÷-

íî íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ãàçîâ.

Äëÿ ïîâûøåíèÿ ïðîáèâíîé ñïîñîáíîñòè ñòðóé âîç-

äóõà èíîãäà èñïîëüçóþò íàïðàâëÿþùèå âòóëêè èëè

ïàòðóáêè (ñì. Ðèñ. 6.4.2_3). Êîýôôèöèåíò ðàñõîäà

âîçäóõà ÷åðåç îñíîâíûå îòâåðñòèÿ

µµ

ïðè ïîïóò-

íîì äâèæåíèè âîçäóõà è ãàçà âäîëü ñòåíêè òîëùè-

íîé d ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ãðàôèêó íà Ðèñ. 6.3.2_2.

Ïîñëå òîãî, êàê áóäóò îïðåäåëåíû ðàçìåðû

îòâåðñòèé æàðîâîé òðóáû, ïðîèçâîäèòñÿ óòî÷íåí-

íûé ðàñ÷åò àýðîäèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÊÑ

ñ ó÷åòîì ãîðåíèÿ è ðàñ÷åò òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ

ñòåíêè æàðîâîé òðóáû.

Ñ öåëüþ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ â ïîñ-

ëåäíåå âðåìÿ âñå áîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ñòàëè

ïîëó÷àòü ñïåöèàëüíûå ïðîãðàììíûå ïàêåòû, ìî-

äåëèðóþùèå òðåõìåðíîå òå÷åíèå. Íà Ðèñ. 6.3.2_3

ïîêàçàíà ðàñ÷åòíàÿ îáëàñòü ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À.

Ñåòî÷íàÿ ìîäåëü ýòîé îáëàñòè ñîñòàâëÿåò áîëåå

1 ìëí. ÿ÷ååê. Íà Ðèñ. 6.3.2_4 è 6.3.2_5 ïðèâåäåíû

ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè è òåì-

ïåðàòóðû ãàçà âíóòðè æàðîâîé òðóáû.

6.3.3 – Ðàñ÷åò òåìïåðàòóð ýëåìåíòîâ

ÊÑ

Òåïëîâûå ðàñ÷åòû ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü íå-

îáõîäèìûé óðîâåíü òåìïåðàòóð ñòåíêè æàðîâîé

÷àñòè äëÿ çàäàííîãî âðåìåííîãî è öèêëè÷åñêîãî

ðåñóðñîâ ñ ó÷åòîì êðèòåðèåâ ýôôåêòèâíîñòè è ýêî-

íîìè÷íîñòè îõëàæäåíèÿ ïðè íàèáîëåå íåáëàãîï-

ðèÿòíîì ñî÷åòàíèè âíåøíèõ ôàêòîðîâ (óõóäøåíèå

ïàðàìåòðîâ, ýêçåìïëÿðíûé ðàçáðîñ, ìàêñèìàëüíàÿ

íåðàâíîìåðíîñòü òåìïåðàòóð è ò.ä.). Êàê ïðàâèëî,

ðåñóðñíûå è äðóãèå íåðàñ÷åòíûå ôàêòîðû ó÷èòû-

âàþòñÿ çàïàñîì òåìïåðàòóðû ∆Ò

ÑÒ

íàä ïðåäåëüíî

äîïóñòèìîé äëÿ âûáðàííîé ìàðêè ìàòåðèàëà ñòåí-

êè æàðîâîé ÷àñòè:

ÑÒ

= [Ò

ÑÒ

] - ∆Ò

ÑÒ

(6.3.3 - 1)

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

299

Èç îïûòà ýêñïëóàòàöèè ÊÑ âåëè÷èíà çàïàñà

òåìïåðàòóðû ∆Ò

ÑÒ

ñîñòàâëÿåò 50…150°Ñ.

Â îáùåì ñëó÷àå çàäà÷à ïî îïðåäåëåíèþ òåì-

ïåðàòóðû ñòåíêè æàðîâîé òðóáû ñâîäèòñÿ ê ðåøå-

íèþ óðàâíåíèÿ áàëàíñà òåïëîâûõ ïîòîêîâ ÷åðåç

ñòåíêó:

ÃÊÎÍ

+ Q

ÃË

= Q

ÕÊÎÍ

+ Q

ÕË

= Q

δδ

, (6.3.3 - 2)

ãäå Q

ÃÊÎÍ

, Q

ÕÊÎÍ

- òåïëîâûå ïîòîêè îò ãîðÿ÷èõ

ãàçîâ ê ñòåíêå è îò ñòåíêè ê õî-

ëîäíîìó âîçäóõó çà ñ÷åò êîíâåê-

òèâíîãî òåïëîîáìåíà;

ÃË

, Q

ÕË

ëó÷èñòûå òåïëîâûå ñî ñòîðîíû

ãîðÿ÷èõ ãàçîâ è ñî ñòîðîíû õî-

ëîäíîãî âîçäóõà;

δδ

- òåïëîâîé ïîòîê ÷åðåç ñòåíêó

çà ñ÷åò òåïëîïðîâîäíîñòè.

Äëÿ ðàñ÷åòà òåïëîâîãî è íàïðÿæåííîãî ñîñòî-

ÿíèé êîíâåêòèâíî-ïëåíî÷íîé è óäàðíî-ïëåíî÷íîé

ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ïðî-

ãðàììà, ñîçäàííàÿ â ÖÈÀÌ íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ

àíàëèòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâà-

íèé, ïðèâåäåííûõ â ðàáîòå [6.9.5]. Èñõîäíûìè äàí-

íûìè äëÿ ðàñ÷åòà ÿâëÿþòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðà-

ìåòðû, ìàðêà ìàòåðèàëà ñåêöèè îõëàæäåíèÿ,

òåìïåðàòóðà è äàâëåíèå îõëàæäàþùåãî âîçäóõà

è ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ, êîýôôèöèåíò èçáûòêà âîç-

äóõà è ñêîðîñòè ïîòîêîâ â ðàéîíå ñåêöèè.

Ðèñóíîê 6.3.3_1 – Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ñòåíêè âäîëü ñåêöèè ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ æàðîâîé òðóáû

Êðîìå ýòîãî ïðåäóñìîòðåíî äâà ñïîñîáà çà-

äàíèÿ âåëè÷èíû ëó÷èñòîãî ïîòîêà - ëèáî óñòàíàâ-

ëèâàåòñÿ êîíêðåòíîå çíà÷åíèå, ëèáî ïðîãðàììà

«ñàìà» îïðåäåëÿåò âåëè÷èíó ëó÷èñòîãî ïîòîêà ïî

çàëîæåííûì â íåé ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé íà äâè-

ãàòåëå. Åñëè êîíñòðóêöèÿ æàðîâîé òðóáû è ðàñï-

ðåäåëåíèå â íåé òîïëèâà ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ

îò ïðèìåíÿåìûõ íà äâèãàòåëå, à òàêæå ïðè èñïîëü-

çîâàíèè äðóãèõ âèäîâ òîïëèâà, òî èíòåíñèâíîñòü

ëó÷èñòîãî ïîòîêà öåëåñîîáðàçíî çàäàòü êîíêðåòíîé

âåëè÷èíîé, îïðåäåëÿåìîé ýêñïåðòíûì èëè ðàñ÷åò-

íûì ïóòåì. Íà Ðèñ. 6.3.3_1 ïðèâåäåíî õàðàêòåðíîå

ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû âäîëü ñòåíêè îäíîé

ñåêöèè ïëåíî÷íîé ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ, ïîêàçàí-

íîé íà Ðèñ. 6.4.2.2_5à.

Äëÿ äðóãèõ òèïîâ êîíñòðóêöèé ñèñòåìû îõëàæ-

äåíèÿ òåïëîâîé ðàñ÷åò âûïîëíÿåòñÿ ïî îáùèì ìå-

òîäèêàì ðàñ÷åòà, èçëîæåííûì â ñïåöèàëüíîé ëèòå-

ðàòóðå [6.9.6] èëè ñ ïîìîùüþ óíèâåðñàëüíûõ

ïðîãðàìì. Òàê, ðåçóëüòàòû àýðîäèíàìè÷åñêîãî ðàñ-

÷åòà ÊÑ ñ ó÷åòîì ãîðåíèÿ, âûïîëíåííûå ñ ïîìîùüþ

ïðîãðàììíîãî ïàêåòà ìîäåëèðóþùåãî òðåõìåðíîå

òå÷åíèå, ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â êà÷åñòâå ãðà-

íè÷íûõ óñëîâèé äëÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðû ñòåíêè æà-

ðîâîé òðóáû. Íà Ðèñ. 6.3.3_2 è 6.3.3_3 ïðèâåäåíî

ðàñ÷åòíîå òåìïåðàòóðíîå ïîëå, âîçäåéñòâóþùåå íà

ñòåíêó è ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû âäîëü ñòåíêè

Äðóãîé âàæíîé çàäà÷åé ïðè ïðîåêòèðîâàíèè

ÊÑ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå òåïëîâîãî ñîñòîÿíèÿ åå