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

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

300

Ðèñóíîê 6.3.3_2 – Òåìïåðàòóðíîå ïîëå, âîçäåéñòâóþùåå íà ñòåíêó æàðîâîé òðóáû

Ðèñóíîê 6.3.3_3 – Òåìïåðàòóðà ñòåíêè æàðîâîé òðóáû

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

301

Ðèñóíîê 6.3.3_4 – Èçìåíåíèå ìàêñèìàëüíîé òåìïåðàòóðû ñòåíêè êîðïóñà ïî òèïîâîìó ïîëåòíîìó öèêëó

Ðèñóíîê 6.3.3_5 - Èçìåíåíèå ïåðåïàäà òåìïåðàòóð íà ôëàíöå ïîä ñâå÷ó çàæèãàíèÿ êîðïóñà ÊÑ ïî

ïîëåòíîìó öèêëó

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

302

íàðóæíîãî êîðïóñà, êîòîðûé îòíîñèòñÿ ê îñíîâíûì

ñèëîâûì ýëåìåíòàì äâèãàòåëÿ.

Ðåçóëüòàòû òåïëîâîé îöåíêè èñïîëüçóþòñÿ ïðè

ðàñ÷åòå ÍÄÑ, îöåíêå çàïàñîâ ïðî÷íîñòè è ïðîãíî-

çèðîâàíèè ðåñóðñà êîðïóñà ïî öèêëè÷åñêîé äîëãî-

âå÷íîñòè.

Â ñâÿçè ñ òåì, ÷òî òåìïåðàòóðà êîðïóñà

ÿâëÿåòñÿ èíåðöèîííûì ïàðàìåòðîì, äëÿ ïîâûøå-

íèÿ êà÷åñòâà ïðî÷íîñòíîãî ðàñ÷åòà íåîáõîäèìî

îöåíèâàòü òåïëîâîå ñîñòîÿíèå êîðïóñà ñ ó÷åòîì íå-

ñòàöèîíàðíîñòè ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ ïî ïî-

ëåòíîìó öèêëó.

Íà ãðàôèêàõ íà Ðèñ. 6.3.3_4 è 6.3.3_5 âèäåí

èíåðöèîííûé õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ìàêñèìàëüíîé

òåìïåðàòóðû êîðïóñà ïî ïîëåòíîìó öèêëó è îòëè÷èå

â ïåðåïàäå òåìïåðàòóð ìåæäó âíóòðåííåé è íàðóæ-

íîé ïîâåðõíîñòÿìè (â ðàéîíå ôëàíöà ñâå÷è çàæèãà-

íèÿ) â ñòàöèîíàðíûõ è íåñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ.

Îáùàÿ êàðòèíà ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû â ðàñ÷åò-

íîé îáëàñòè êîðïóñà ÊÑ ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.3_6.

Ðèñóíîê 6.3.3_6 – Òåìïåðàòóðà íà íàðóæíîé ïîâåðõíîñòè êîðïóñà ÊÑ äâèãàòåëÿ ÏÑ-90À íà âçëåòíîì ðåæèìå

6.3.4 – Ïðîåêòèðîâàíèå íà çàäàííóþ

ýìèññèþ

Â ñâÿçè ñ áîëüøèì âíèìàíèåì, óäåëÿåìûì

â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðîáëåìå ýêîëîãè÷åñêîé ÷èñ-

òîòû àâèàöèîííûõ è íàçåìíûõ ÃÒÄ, îäíèì èç

ãëàâíûõ êðèòåðèåâ, íà êîòîðûé íåîáõîäèìî îðè-

åíòèðîâàòüñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÊÑ, ÿâëÿåòñÿ

òðåáîâàíèå ïî îáåñïå÷åíèþ çàäàííûõ íîðì íà

ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåæ-

äóíàðîäíûì ñòàíäàðòàìè è îòå÷åñòâåííûìè ïðà-

âèëàìè â íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ àâèàöèîííûõ ÃÒÄ

íîðìèðóåòñÿ ýìèññèÿ HC, ÑÎ, NÎx è äûìà. Íîð-

ìèðóåìûì ïàðàìåòðîì ýìèññèè ãàçîîáðàçíûõ

âðåäíûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ óñëîâíûé âàëîâûé

âûáðîñ êàæäîãî âåùåñòâà, îòíåñåííûé ê òÿãå äâè-

ãàòåëÿ íà âçëåòíîì ðåæèìå (ã/êÍ):

NOx,CO,HC

= M

NOx,CO,HC

/ R

, (6.3.4 - 1)

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

303

Ýìèññèÿ äûìà íîðìèðóåòñÿ ïî ìàêñèìàëüíî-

ìó èçìåðåííîìó çíà÷åíèþ óñëîâíîãî ÷èñëà äûì-

íîñòè SN.

Âàëîâûé âûáðîñ êàæäîãî èç âðåäíûõ âåùåñòâ

îïðåäåëÿåòñÿ êàê ñóììà âûáðîñîâ íà ðåæèìàõ ñòàí-

äàðòíîãî óñëîâíîãî öèêëà âçëåòíî-ïîñàäî÷íûõ

îïåðàöèé:

Ì = ΣEI G

ττ

(6.3.4 - 2)

ãäå EI - èíäåêñ ýìèññèè (Emission Index) - ìàññà

âðåäíîãî âåùåñòâà, ïðèõîäÿùàÿñÿ íà

1 êã òîïëèâà (ã/êã);

- ðàñõîä òîïëèâà (êã/ìèí);

τ τ

- âðåìÿ ðàáîòû íà i-îì ðåæèìå (ìèí).

Ñòàíäàðòíûé óñëîâíûé öèêë âçëåòíî-ïîñà-

äî÷íûõ îïåðàöèé âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþùèå ðå-

æèìû:

- âçëåò - 100 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè, âðåìÿ

ðàáîòû íà ðåæèìå 0,7 ìèí.;

- íàáîð âûñîòû - 85 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòè,

âðåìÿ ðàáîòû 2,2 ìèí.;

- çàõîä íà ïîñàäêó -30 % ðàñ÷åòíîé ìîùíîñ-

òè, âðåìÿ ðàáîòû 4,0 ìèí.;

- ðóëåíèå, ìàëûé ãàç – 7 % ðàñ÷åòíîé ìîùíî-

ñòè, âðåìÿ ðàáîòû 26 ìèí.

Ïåðâûå íîðìû íà ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ,

ñîãëàñíî ñòàíäàðòó ÈÊÀÎ, ðàñïðîñòðàíÿëèñü íà

àâèàöèîííûå ÃÒÄ ñ äàòîé ñîçäàíèÿ ïîñëå 31 äå-

êàáðÿ 1985 ã. è èìåëè ñëåäóþùèå âåëè÷èíû:

= 118 ã/êÍ;

= 19,6 ã/êÍ;

NÎx

= 40+2

ππ

ã/êÍ; (6.3.4 - 3)

SN = 83,6 (R

)

-0,274

, íî íå áîëåå 50

(6.3.4 - 4)

ãäå

ππ

–

ñòåïåíü ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ â äâèãàòåëå;

– òÿãà íà âçëåòíîì ðåæèìå.

Ïîñëå ýòîãî íîðìû íà ýìèññèþ ÑÎ, ÍÑ è SN

íå ìåíÿëèñü, à íîðìà íà ýìèññèþ NÎx äâàæäû ïå-

ðåñìàòðèâàëàñü â ñòîðîíó óæåñòî÷åíèÿ. Ñíà÷àëà

îíà áûëà ñíèæåíà íà 20 % äëÿ äâèãàòåëåé ñ äàòîé

ñîçäàíèÿ ïîñëå 31.12. 1995ã., à çàòåì ïðèìåðíî åùå

íà 16 % (çàâèñèò îò

ππ

) äëÿ äâèãàòåëåé ñ äà-

òîé ñîçäàíèÿ ïîñëå 31.12.2003ã. Òî÷íûå çíà÷åíèÿ

íîðì 2004 ãîäà íà ýìèññèþ NÎx îïðåäåëÿþòñÿ ïî

ôîðìóëàì:

NÎx

= 19+1,6

ππ

(6.3.4 - 5)

ïðè

ππ

≤ 30 è

> 89 êÍ (9075 êãñ);

NÎx

= 37,572 +1,6

ππ

- 0,2087

(6.3.4 - 6)

ïðè

ππ

≤ 30 è 26,7<

≤ 89 êÍ (9075 êãñ);

NÎx

= 7+2

ππ

(6.3.4 - 7)

ïðè 30<

π π

≤ 62,5 è

> 89 êÍ (9075 êãñ);

NÎx

= 42,71+1,4286

ππ

- 0,4013

(6.3.4 - 8)

ïðè 30<

π π

< 62,5 è 26,7<

≤ 89 (9075 êãñ);

NÎx

= 32+1,6

ππ

(6.3.4 - 9)

ïðè

ππ

≥ 30.

Ãðàôè÷åñêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ èçìåíåíèÿ íîðì

ÈÊÀÎ íà ýìèññèþ NÎx ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.4_1.

Ñëåäóþùèì øàãîì â ïëàíå óæåñòî÷åíèÿ íîðì

íà ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ ÿâëÿåòñÿ ïëàíèðóå-

ìîå ââåäåíèå â 2008 ãîäó ïîïðàâêè ê ñòàíäàðòó

ÈÊÀÎ, ñîãëàñíî êîòîðîé áóäóò óæåñòî÷åíû íîð-

ìû íà ýìèññèþ NÎx ïðèìåðíî íà 12% [6.9.7]. Êðî-

ìå òîãî, íåêîòîðûå ñòðàíû Åâðîñîþçà, íàïðèìåð

Øâåöèÿ, Íîðâåãèÿ, Ôèíëÿíäèÿ è Ôðàíöèÿ, âçèìà-

þò øòðàôû çà ïðåâûøåíèå ýìèññèè âðåäíûõ âå-

ùåñòâ íàä íîðìàìè ÈÊÀÎ 2004 ãîäà.

Äëÿ òîãî, ÷òîáû èìåòü áîëåå ÷åòêîå ïðåäñòàâëå-

íèå î âîçìîæíûõ ïóòÿõ ñíèæåíèÿ ýìèññèè âðåäíûõ

âåùåñòâ, ðàññìîòðèì ìåõàíèçìû èõ îáðàçîâàíèÿ.

Îêèñü óãëåðîäà â áîëüøîì êîëè÷åñòâå ìî-

æåò îáðàçîâûâàòüñÿ âñëåäñòâèå íåõâàòêè êèñëî-

ðîäà äëÿ çàâåðøåíèÿ ðåàêöèè îêèñëåíèÿ óãëåðî-

äà äî ÑÎ

(çàáîãàùåííàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ

ñìåñü â ïåðâè÷íîé çîíå), ëèáî âñëåäñòâèå äèñ-

ñîöèàöèè ÑÎ

ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå (ñòåõè-

îìåòðè÷åñêàÿ èëè óìåðåííî çàáåäíåííàÿ òîïëè-

âîâîçäóøíàÿ ñìåñü).

Çíà÷èòåëüíóþ äîáàâêó ê òåðìîäèíàìè÷åñêè

ðàâíîâåñíîìó ÑÎ äàåò íåïîëíîå ñãîðàíèå òîïëè-

âà. Èìåííî ýòèì ìîæíî îáúÿñíèòü òîò ôàêò, ÷òî

ìàêñèìàëüíûå êîíöåíòðàöèè ÑÎ îáðàçóþòñÿ íà

ðåæèìàõ ìàëîé òÿãè, ãäå òåìïåðàòóðà ãàçà â çîíå

ãîðåíèÿ îòíîñèòåëüíî íåâåëèêà. Òàêèì îáðàçîì,

îñíîâíûìè ïðè÷èíàìè âûñîêîãî ñîäåðæàíèÿ ÑÎ

â âûõëîïíûõ ãàçàõ ìîãóò áûòü:

- íèçêàÿ ñêîðîñòü ãîðåíèÿ â ïåðâè÷íîé çîíå

âñëåäñòâèå íåäîñòàòêà òîïëèâà è (èëè) íåõâàòêè

âðåìåíè ïðåáûâàíèÿ;

- íåäîñòàòî÷íî îäíîðîäíàÿ òîïëèâîâîçäóø-

íàÿ ñìåñü, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóþòñÿ ëîêàëüíûå

çàáåäíåííûå çîíû ñ íèçêîé ïîëíîòîé ñãîðàíèÿ,

à òàêæå çîíû ñ áîëüøèì èçáûòêîì òîïëèâà;

- «çàìîðàæèâàíèå» ïðîäóêòîâ ãîðåíèÿ âîçäó-

õîì, ó÷àñòâóþùèì â îõëàæäåíèè ñòåíêè æàðîâîé

òðóáû.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

304

Ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå íåñãîðåâøèõ óãëå-

âîäîðîäîâ, ê êîòîðûì îòíîñÿò òîïëèâî â âèäå êà-

ïåëü èëè ïàðà, à òàêæå ïðîäóêòû ðàçëîæåíèÿ èñ-

õîäíîãî òîïëèâà íà óãëåâîäîðîäû ìåíüøåé

ìîëåêóëÿðíîé ìàññû (ìåòàí, àöåòèëåí), îáû÷íî

ñâÿçûâàþò ñ ïëîõèì ðàñïûëèâàíèåì òîïëèâà, íå-

äîñòàòî÷íîé ñêîðîñòüþ ãîðåíèÿ è «çàìîðàæèâàíè-

åì» ïðîäóêòîâ íåïîëíîãî ñãîðàíèÿ â îõëàæäàþùåì

âîçäóõå âáëèçè ñòåíîê æàðîâîé òðóáû. Ñ óâåëè÷å-

íèåì ðåæèìà ðàáîòû äâèãàòåëÿ âûáðîñû íåñãîðåâ-

øèõ óãëåâîäîðîäîâ óìåíüøàþòñÿ. Ñâÿçàíî ýòî êàê

ñ óëó÷øåíèåì ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà, òàê è ñ ðîñ-

òîì ñêîðîñòè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â ïåðâè÷íîé

çîíå âñëåäñòâèå ïîâûøåíèÿ äàâëåíèÿ è òåìïåðà-

òóðû âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ.

Óñòðàíåíèå ïðè÷èí îáðàçîâàíèÿ ÑÎ è ÍÑ ñâî-

äèòñÿ, êàê ïðàâèëî, ê ïîâûøåíèþ ïîëíîòû ñãîðà-

íèÿ òîïëèâà íà ðåæèìàõ âáëèçè ìàëîãî ãàçà. Ñâÿçü

ìåæäó ïîëíîòîé ñãîðàíèÿ è óðîâíÿìè âûáðîñîâ

ÑÎ è ÍÑ îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì àíàëèòè÷åñêèì

âûðàæåíèåì:

ηη

=(EI

+ 0,232EI

)10

-3

(6.3.4 - 10)

ãäå

ηη

- êîýôôèöèåíò ïîëíîòû ñãîðàíèÿ

òîïëèâà;

, EI

- óäåëüíûå âûáðîñû ÑÎ è ÍÑ

(ã/êã òîïëèâà).

NOx îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå îêèñëåíèÿ àçî-

òà, íàõîäÿùåãîñÿ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå è â òîï-

ëèâå. Ëåãêèå äèñòèëëÿòíûå òîïëèâà ñîäåðæàò íå-

áîëüøèå êîëè÷åñòâà îðãàíè÷åñêîãî àçîòà (ìåíåå

0,06 %), â òî âðåìÿ êàê òÿæåëûå ïðîäóêòû ïåðåãîí-

êè ìîãóò ñîäåðæàòü äî 1,8 %. Â ïîñëåäíåì ñëó÷àå

äîëÿ NO èç òîïëèâà ìîæåò ñîñòàâëÿòü çíà÷è-

òåëüíóþ äîëþ â îáùåì âûáðîñå îêèñè àçîòà.

Îñíîâíóþ ÷àñòü â îêèñëàõ àçîòà îáû÷íî ñî-

ñòàâëÿåò îêèñü àçîòà NO. Îáðàçîâàíèå NO ïðîèñ-

õîäèò â ñîîòâåòñòâèè ñ öåïíûì ìåõàíèçìîì Çåëü-

äîâè÷à [6.9.8]:

' 2Î,

Î + N

' NO + N, (6.3.4 - 11)

N + O

' NO + O.

Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ îêèñè àçîòà ýíäîòåðìè-

÷åí è èäåò ñ çàìåòíîé ñêîðîñòüþ òîëüêî ïðè òåì-

ïåðàòóðàõ âûøå 1800 Ê, ïîýòîìó NO îáðàçóåòñÿ

òîëüêî â ãîðÿ÷èõ çîíàõ è äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîé

êîíöåíòðàöèè íà ðåæèìå íàèáîëüøåé òÿãè. Îêèñ-

ëåíèå NO äî NO

ïðîèñõîäèò ïðè ñíèæåíèè òåì-

ïåðàòóðû ãàçà. Ïðàêòè÷åñêèé äèàïàçîí òåìïåðàòó-

ðû ãàçà, ïðè êîòîðîé îáðàçóåòñÿ äâóîêèñü àçîòà -

îò 400 äî 900 Ê. Íà ðåæèìàõ áîëüøîé òÿãè äîëÿ

â îêèñëàõ àçîòà NOx (NOx = NO+NO

) î÷åíü

ìàëà, íî íà ðåæèìå ìàëîãî ãàçà îíà ìîæåò äîñòè-

ãàòü 50 %.

Óñòàíîâëåíî, ÷òî âûáðîñ NOx ýêñïîíåíöèàëü-

íî âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû ïëàìå-

íè ñîãëàñíî ñîîòíîøåíèþ NOx ∞ exp(0,009Ò

ÏË

)

è ëèíåéíî âîçðàñòàåò ñ ïîâûøåíèåì âðåìåíè ïðå-

áûâàíèÿ ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ â âûñîêîòåìïåðàòóð-

íûõ çîíàõ. Èçìåíåíèå äàâëåíèÿ îò 0,5 äî 3 ÌÏà

ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò íà óðîâåíü âûáðîñà NOx.

Ñàæà (èëè äûì) ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ â ëþ-

áîé ÷àñòè çîíû ãîðåíèÿ, ãäå èìååòñÿ èçáûòîê òîï-

ëèâà è ñêîðîñòü ñìåøåíèÿ íåäîñòàòî÷íà. Íàïðè-

ìåð, â ñëó÷àå öåíòðîáåæíûõ ôîðñóíîê îñíîâíàÿ

ñàæåîáðàçóþùàÿ îáëàñòü ðàñïîëàãàåòñÿ âíóòðè

ôàêåëà ðàñïûëèâàíèÿ. Â ýòîé îáëàñòè ñóùåñòâóåò

âîçâðàòíîå òå÷åíèå ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ è ëîêàëü-

íûå ïîðöèè ïàðîâ òîïëèâà îêàçûâàþòñÿ îêðóæåí-

íûìè âûñîêîòåìïåðàòóðíûìè ãàçàìè ñ äåôèöèòîì

êèñëîðîäà.

Áîëüøàÿ ÷àñòü ñàæè, îáðàçîâàâøåéñÿ

â ïåðâè÷íîé çîíå ãîðåíèÿ, ñãîðàåò çàòåì â âûñîêî-

òåìïåðàòóðíûõ îáëàñòÿõ íèæå ïî ïîòîêó. Ýêñïåðè-

ìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî íà îáðàçîâàíèå ñàæè

îêàçûâàþò âëèÿíèå ñâîéñòâà òîïëèâà, äàâëåíèå

è òåìïåðàòóðà âîçäóõà â ÊÑ, êîýôôèöèåíò èçáûòêà

âîçäóõà, êà÷åñòâî ðàñïûëèâàíèÿ òîïëèâà è ñïîñîá

ïîäà÷è òîïëèâà â ÊÑ.

Òàê, ñêëîííîñòü ê ñàæåîáðà-

çîâàíèþ âîçðàñòàåò ïðè óìåíüøåíèè ñîäåðæàíèÿ

â òîïëèâå âîäîðîäà, à òàêæå ïðè ïîâûøåíèè êîí-

öåíòðàöèè â òîïëèâå ïîëèöèêëè÷åñêèõ àðîìàòè-

÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ.

Ñ óâåëè÷åíèåì äàâëåíèÿ â ÊÑ ñàæåîáðàçîâà-

íèå ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò. Ñâÿçàíî ýòî ñ òåì, ÷òî

ðàñøèðÿþòñÿ ïðåäåëû ãîðåíèÿ è ñàæà íà÷èíàåò

îáðàçîâûâàòüñÿ â òåõ îáëàñòÿõ, ãäå ïðè íèçêèõ äàâ-

ëåíèÿõ ýòè îáëàñòè áûëè áû ñëèøêîì çàáîãàùåí-

Ðèñóíîê 6.3.4_1 – Íîðìû ÈÊÀÎ íà ýìèññèþ NOx

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

305

íûìè äëÿ ãîðåíèÿ.

Êðîìå ýòîãî, ïîâûøåííîå äàâ-

ëåíèå óñêîðÿåò õèìè÷åñêèå ðåàêöèè è òåì ñàìûì

ïðèâîäèò ê áîëåå ðàííåìó èíèöèèðîâàíèþ ãîðåíèÿ

è ê óâåëè÷åíèþ äîëè òîïëèâà, ñãîðàþùåãî

â ïåðå-

îáîãàùåííûõ îáëàñòÿõ.

Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà íà âõîäå

â ÊÑ ÷àùå âñåãî ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ ñàæåîáðà-

çîâàíèÿ, îñîáåííî ïðè íàëè÷èè çàáîãàùåííûõ çîí.

Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ãàçà íà âûõîäå èç êàìå-

ðû óìåíüøàåò ñàæåîáðàçîâàíèå áëàãîäàðÿ óâåëè-

÷åíèþ îáëàñòè âûãîðàíèÿ ñàæè â çîíå ñìåøåíèÿ.

6.3.4.1 – Ñïîñîáû ñíèæåíèÿ ýìèññèè

âðåäíûõ âåùåñòâ

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ìèíèìàëüíîãî óðîâíÿ ýìèñ-

ñèè âðåäíûõ âåùåñòâ ïðè îðãàíèçàöèè ïðîöåññà

ãîðåíèÿ â ÊÑ ëþáîãî òèïà íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü

ñëåäóþùèå óñëîâèÿ:

äîñòàòî÷íî ìåëêîå äðîáëåíèå ÷àñòèö òîï-

ëèâà;

âûñîêóþ îäíîðîäíîñòü ñìåñè ïåðåä ïîäà÷åé

â ÊÑ;

- ìàêñèìàëüíî âîçìîæíóþ ñêîðîñòü ðåàêöèè;

- òåìïåðàòóðû â çîíå ãîðåíèÿ 700…1500 °Ñ;

îòñóòñòâèå ëîêàëüíûõ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ

çîí;

- ïîñòîÿííîãî âî âñåì äèàïàçîíå ðàáîòû äâè-

ãàòåëÿ ñîñòàâà ñìåñè (α = const) â çîíå ãîðåíèÿ;

- îïòèìàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå âòîðè÷íîãî âîç-

äóõà;

- îïòèìàëüíûé ñîñòàâ ñìåñè â ñìåñèòåëüíûõ

óñòðîéñòâàõ èëè â ïåðâè÷íîé çîíå ÊÑ.

Áîëüøèíñòâî ñïîñîáîâ ñíèæåíèÿ âðåäíûõ

âûáðîñîâ â ÊÑ òðàäèöèîííûõ ñõåì ïî ñóùåñòâó

ÿâëÿþòñÿ êîìïðîìèññîì ìåæäó âûáðîñîì ÑÎ è ÍÑ

ñ îäíîé ñòîðîíû è âûáðîñîì NOx – ñ äðóãîé. Â òî

æå âðåìÿ, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïåðñïåêòèâíûõ íîðì íà

ýìèññèþ âðåäíûõ âåùåñòâ, íåîáõîäèìî ñîçäàíèå

ÊÑ, êîòîðûå áû ïîçâîëèëè îäíîâðåìåííî ñíèçèòü

âñå âèäû âðåäíûõ êîìïîíåíòîâ. Ê îñíîâíûì êîí-

ñòðóêòèâíûì ñõåìàì íèçêîýìèññèîííûõ ÊÑ ìîæ-

íî îòíåñòè ñëåäóþùèå ñõåìû:

- äâóõçîííûå;

- èçìåíÿåìîé ãåîìåòðèè;

- ìíîãîôîðñóíî÷íûå;

- ñ ãîìîãåíèçàöèåé òîïëèâîâîçäóøíîé ñìåñè;

- êàòàëèòè÷åñêèå.

Ïðèíöèï äåéñòâèÿ âñåõ íèçêîýìèññèîííûõ ÊÑ

òàê èëè èíà÷å îñíîâàí íà ïîääåðæàíèè òåìïåðàòó-

ðû â çîíå (çîíàõ) ãîðåíèÿ â äîñòàòî÷íî óçêîì èíòåð-

âàëå íà âñåõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ðåæèìàõ äâèãàòåëÿ.

Ïðèìåð äâóõçîííîé ÊÑ ñ ïàðàëëåëüíûì ðàñ-

ïîëîæåíèåì çîí ïîêàçàí íà Ðèñ. 6.3.4.1_1. Äåæóð-

íàÿ çîíà ýòîé ÊÑ (âíóòðåííÿÿ çîíà) îïòèìèçèðî-

âàíà â îòíîøåíèè âûñîêîé ïîëíîòû ñãîðàíèÿ

è íèçêèõ âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ íà ðåæèìàõ áëèçêèõ

ê ìàëîìó ãàçó, òîãäà êàê îñíîâíàÿ çîíà ñîçäàåò áåä-

íóþ ñìåñü, îïòèìàëüíóþ â îòíîøåíèè âûáðîñà

NOx íà ðåæèìàõ áîëüøîé ìîùíîñòè. Äåæóðíàÿ

çîíà îáåñïå÷èâàåò òàêæå óñòîé÷èâîñòü ãîðåíèÿ

îñíîâíîé çîíû ïðè åå ïîäêëþ÷åíèè. Ê íåäîñòàò-

êàì äâóõçîííîé ÊÑ ìîæíî îòíåñòè ñëîæíîñòü îáåñ-

ïå÷åíèÿ åå íàäåæíîé ðàáîòû íà ïåðåìåííûõ ðå-

æèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ, êîãäà òðåáóåòñÿ áûñòðîå

îòêëþ÷åíèå èëè ïîäêëþ÷åíèå îñíîâíîé çîíû.

Â êîíñòðóêöèè ÊÑ èçìåíÿåìîé ãåîìåòðèè ïî-

ñòîÿíñòâî êîýôôèöèåíòà èçáûòêà âîçäóõà â ïåðâè÷-

íîé çîíå îáåñïå÷èâàåòñÿ ïðèìåíåíèåì ýëåìåíòîâ,

ïîçâîëÿþùèõ ðåãóëèðîâàòü ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà

â æàðîâîé òðóáå. Íà ðåæèìàõ ìàêñèìàëüíîé òÿãè

çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü âîçäóõà ïîäàåòñÿ

â ïåðâè÷íóþ

çîíó äëÿ òîãî, ÷òîáû ìèíèìèçèðîâàòü îáðàçîâàíèå

ñàæè è NOx. Ïðè ñíèæåíèè òÿãè äâèãàòåëÿ âñå óâå-

ëè÷èâàþùàÿñÿ äîëÿ âîçäóõà íàïðàâëÿåòñÿ â çîíó

ðàçáàâëåíèÿ, òåì ñàìûì óäåðæèâàåòñÿ âûñîêàÿ òåì-

ïåðàòóðà â ïåðâè÷íîé çîíå è îáåñïå÷èâàåòñÿ íèç-

êèé óðîâåíü âûáðîñîâ ÑÎ è ÍÑ. ÊÑ ñ èçìåíÿåìîé

ãåîìåòðèåé, ââèäó ñëîæíîñòè êîíñòðóêöèè, íå íà-

øëè øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ.

Ñíèæåíèå ýìèññèè âðåäíûõ âåùåñòâ â ìíî-

ãîôîðñóíî÷íûõ ÊÑ äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøå-

íèÿ ðàçìåðîâ ëîêàëüíûõ çîí ñ âûñîêîé òåìïåðàòó-

ðîé ãîðåíèÿ. Ïðèìåð ìíîãîôîðñóíî÷íîé ÊÑ,

ïðèâåäåí íà Ðèñ. 6.3.4.1_2. Â ýòîé ÊÑ ôîðñóíî÷-

íûå ìîäóëè 1 ðàñïîëîæåíû â äâà ðÿäà – ïî 36 ìî-

äóëåé â êàæäîì ðÿäó. Äëÿ êîìïåíñàöèè òåïëîâûõ

Ðèñóíîê 6.3.4.1_1 – Äâóõçîííàÿ ÊÑ ôèðìû SNECMA

[6.9.9]

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

306

ðàñøèðåíèé íàðóæíàÿ 2 è âíóòðåííÿÿ 3 ñòåíêè

æàðîâîé òðóáû èìåþò òåëåñêîïè÷åñêîå ñîåäèíå-

íèå 4 ñ ïåðâûì ñîïëîâûì àïïàðàòîì. Âûñîêàÿ îä-

íîðîäíîñòü ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà ïåðåä òóðáèíîé

îáåñïå÷èâàåòñÿ áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ñìåñèòåëü-

íûõ ïàòðóáêîâ 5 â çîíå ðàçáàâëåíèÿ. Óñèëèÿ îò ðàñ-

ïîëîæåííîé ïîä ÊÑ îïîðû ðîòîðà ÂÄ ïåðåäàþòñÿ

íà íàðóæíóþ ïîäâåñêó äâèãàòåëÿ ñ ïîìîùüþ ïóñ-

òîòåëûõ ñèëîâûõ ñòîåê 6, ñâÿçûâàþùèõ âíóòðåí-

íèé 7 è íàðóæíûé 8 êîðïóñû ÊÑ.

Â ÊÑ ñ ãîìîãåíèçàöèåé ðàáî÷åé ñìåñè â ïåð-

âè÷íóþ çîíó ïîäàåòñÿ òîïëèâî, ïðåäâàðèòåëüíî

èñïàðåííîå è ïîëíîñòüþ ïåðåìåøàííîå ñ âîçäó-

õîì. Ïðè ýòîì ñóùåñòâåííî ñîêðàùàåòñÿ âðåìÿ,

íåîáõîäèìîå äëÿ ïîëíîãî ñãîðàíèÿ òîïëèâà. Íèç-

êóþ òåìïåðàòóðó ïëàìåíè ïîääåðæèâàþò çà ñ÷åò

çàáåäíåíèÿ òîïëèâîâîçäóøíîé ñìåñè. Â òî æå âðå-

ìÿ íà ðåæèìàõ ìàëîé ìîùíîñòè ñìåñü ìîæåò îêà-

çàòüñÿ ñëèøêîì çàáåäíåííîé äëÿ óñòîé÷èâîãî ãî-

ðåíèÿ. Ïîýòîìó äàííûé ïîäõîä, êàê ïðàâèëî,

òðåáóåò îðãàíèçàöèè äåæóðíîãî ïëàìåíè è (èëè)

ðåãóëèðîâàíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ âîçäóõà. Äðóãèì íå-

äîñòàòêîì òàêîé ÊÑ ÿâëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòü ñàìîâîñ-

ïëàìåíåíèÿ òîïëèâà â óñòðîéñòâàõ ïîäãîòîâêè ñìå-

ñè èëè ïðîñêîê ïëàìåíè íà ðåæèìàõ ñ âûñîêèìè

ïàðàìåòðàìè âîçäóõà íà âõîäå â ÊÑ. Òåì íå ìåíåå,

ââèäó áîëüøèõ ïîòåíöèàëüíûõ âîçìîæíîñòåé ïî

ñíèæåíèþ ýìèññèè NÎx òàêèå ÊÑ íàõîäÿò âñå áîëü-

øåå ïðèìåíåíèå êàê â àâèàöèîííûõ, òàê è ïðî-

ìûøëåííûõ ÃÒÄ.

Äðóãèì ñïîñîáîì ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû ïëà-

ìåíè ïðè ñæèãàíèè ãîìîãåííîé òîïëèâîâîçäóøíîé

ñìåñè ÿâëÿåòñÿ åå çàáîãàùåíèå. Ïðè ýòîì ïðàêòè-

÷åñêè èñêëþ÷àåòñÿ ïðîñêîê ïëàìåíè â óñòðîéñòâî

ïîäãîòîâêè ñìåñè. Ê íåäîñòàòêàì ýòîãî ñïîñîáà

ìîæíî îòíåñòè òî, ÷òî îí, âî-ïåðâûõ, òðåáóåò îðãà-

íèçàöèè â çîíå ðàçáàâëåíèÿ áûñòðîãî ïåðåâîäà

ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ ñ èçáûòêîì òîïëèâà â çàáåä-

íåííóþ ñìåñü, ÷òî íà ïðàêòèêå ðåàëèçîâàòü äîâîëü-

íî ñëîæíî. Âî-âòîðûõ, çàáîãàùåííàÿ ïåðâè÷íàÿ

çîíà ñêëîííà ê íàãàðîîáðàçîâàíèþ.

Â êàòàëèòè÷åñêèõ ÊÑ äëÿ ïîâûøåíèÿ ñêîðîñ-

òè ãîðåíèÿ è ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû ïðîäóêòîâ

ñãîðàíèÿ èñïîëüçóþòñÿ êàòàëèçàòîðû. Ñõåìà êàòà-

Ðèñóíîê 6.3.4.1_2 – Ìíîãîôîðñóíî÷íàÿ ÊÑ [6.9.10, 6.9.11]

1 - ôîðñóíî÷íûé ìîäóëü (72 øò.); 2 - íàðóæíàÿ ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 3 - âíóòðåííÿÿ

ñòåíêà æàðîâîé òðóáû; 4 - òåëåñêîïè÷åñêîå ñîåäèíåíèå æàðîâîé òðóáû ñ ïåðâûì ñîïëî-

âûì àïïàðàòîì òóðáèíû; 5 - ïàòðóáêè äëÿ ïîäâîäà âîçäóõà â çîíó ðàçáàâëåíèÿ; 6 - ñèëî-

âàÿ ñòîéêà; 7 - êîðïóñ âíóòðåííèé ÊÑ; 8 - êîðïóñ íàðóæíûé ÊÑ

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

307

ëèòè÷åñêîé ÊÑ ïðèâåäåíà íà Ðèñ. 6.3.4.1_3. Çäåñü

îäíà ÷àñòü òîïëèâà ïîñòóïàåò ÷åðåç ôîðñóíêè 1

è ïðåäâàðèòåëüíî ñìåøèâàåòñÿ ñ âîçäóõîì â çîíå

2. Ïîäãîòîâëåííàÿ îäíîðîäíàÿ òîïëèâîâîçäóøíàÿ

ñìåñü ñ çàäàííûì ñîîòíîøåíèåì òîïëèâà ê âîçäó-

õó ïðîõîäèò ÷åðåç êàòàëèçàòîð 3. Ïðîõîäÿ ÷åðåç

êàòàëèçàòîð, òîïëèâîâîçäóøíàÿ ñìåñü êîíâåðòèðó-

åòñÿ â ñèíòåç-ãàç, êîòîðûé èìååò ïîâûøåííóþ òåì-

ïåðàòóðó è âêëþ÷àåò â ñåáÿ òàêèå ãîðþ÷èå êîìïî-

íåíòû êàê Í

è ÑÎ. Ñèíòåç-ãàç äîãîðàåò â çîíå

ãîðåíèÿ 4 çà êàòàëèçàòîðîì âìåñòå ñ äðóãîé ÷àñ-

òüþ òîïëèâà 5, ïîäàâàåìîé â ýòó çîíó, ìèíóÿ êàòà-

ëèçàòîð.

Â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà ðåàêöèÿ îêèñëå-

íèÿ òîïëèâà ÿâëÿåòñÿ ñïåöèôè÷åñêèì êâàíòîõèìè-

÷åñêèì ïðîöåññîì ïîëó÷åíèÿ òåïëà â âèäå èçëó÷å-

íèÿ èíôðàêðàñíûõ êâàíòîâ. Ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò

÷åðåç íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíûõ ñòàäèé ïî áî-

ëåå âûãîäíîìó ïóòè, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü ïðî-

öåññ ñ áîëüøåé ñêîðîñòüþ. Âàæíåéøèì ôàêòîðîì

êàòàëèòè÷åñêîé òåõíîëîãèè áåñïëàìåííîãî ñæèãà-

íèÿ òîïëèâà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíà ïîçâîëÿåò ïðîâî-

äèòü ðåàêöèþ áåç âîâëå÷åíèÿ â ðåàêöèþ íåéòðàëü-

íîãî N

. Ýôôåêò îáîñíîâûâàåòñÿ íàëè÷èåì

â ïðîöåññå êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé ìàãíèòíî-ãàçî-

ñåëåêòèâíîé àäñîðáöèè Î

è âûòàëêèâàíèåì N

èç

çîíû ðåàêöèè. Îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ êàòàëèòè÷åñ-

êèõ ðåàêòîðîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ îãðàíè÷åíà ïî

ïðè÷èíå ñëîæíîñòè ñîçäàíèÿ êàòàëèçàòîðîâ ñ áîëü-

øîé ìîùíîñòüþ òåïëîâûäåëåíèÿ è ðàáîòàþùèõ

ïðè âûñîêèõ òåðìè÷åñêèõ íàãðóçêàõ.

Ðèñóíîê 6.3.4.1_3 – Ñõåìà êàòàëèòè÷åñêîé ÊÑ

[6.9.12]

1 – òîïëèâíàÿ ôîðñóíêà;

2 – çîíà ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìå-

øåíèÿ; 3 – êàòàëèçàòîð;

4 - çîíà ãîðåíèÿ çà êàòàëèçàòî-

ðîì; 5 – âïðûñê òîïëèâà ìèíóÿ

êàòàëèçàòîð

6.4 – Îñíîâíûå êîíñòðóêòèâíûå

ýëåìåíòû ÊÑ

ÊÑ ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ êîíñò-

ðóêòèâíûõ è ôóíêöèîíàëüíûõ ýëåìåíòîâ: äèôôó-

çîðà, æàðîâûõ òðóá, ôîðñóíîê, êîðïóñîâ, ñèñòåìû

çàæèãàíèÿ. Íåñìîòðÿ íà îáùíîñòü ôóíêöèé, ñóùå-

ñòâóåò áîëüøîå ðàçíîîáðàçèå êîíñòðóêòèâíûõ èñ-

ïîëíåíèé ÊÑ è ñîñòàâëÿþùèõ ýëåìåíòîâ. Êàæäîå

òåõíè÷åñêîå ðåøåíèå èìååò îáúåêòèâíûå îáîñíî-

âàíèÿ. Íåìàëîâàæíîå çíà÷åíèå èìåþò òðàäèöèè

è îïûò ôèðì–ðàçðàáîò÷èêîâ.

Êîíñòðóêöèþ ÊÑ ðàçðàáàòûâàþò íà îñíîâå

âûáðàííîé ñõåìû è èñõîäíûõ äàííûõ. Ê èñõîäíûì

äàííûì îòíîñÿòñÿ:

- äàííûå, îïðåäåëåííûå ïðîåêòèðîâî÷íûì

ðàñ÷åòîì ÊÑ:

- ïàðàìåòðû äèôôóçîðà;

- ðàçìåðû æàðîâîé òðóáû è âîçäóøíûõ êàíàëîâ;

- êîëè÷åñòâî ôîðñóíîê;

- ðàñïîëîæåíèå îñíîâíûõ îòâåðñòèé äëÿ ïîä-

âîäà âîçäóõà â æàðîâóþ òðóáó;

- ðàñïðåäåëåíèå âîçäóõà ïî æàðîâîé òðóáå;

- ïðèñîåäèíèòåëüíûå ðàçìåðû ïðîòî÷íîé ÷à-

ñòè è êîðïóñîâ êîìïðåññîðà è òóðáèíû;

- ñèëîâàÿ ñõåìà äâèãàòåëÿ (ðàñïîëîæåíèå ïîä-

øèïíèêîâûõ îïîð);

- ñõåìà âòîðè÷íûõ ïîòîêîâ äâèãàòåëÿ (ïðîõîæ-

äåíèå ÷åðåç ÊÑ òðóáîïðîâîäîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ

ðàáîòó îïîð äâèãàòåëÿ, ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è äð.);

- òðåáîâàíèÿ ê êðåïëåíèþ äâèãàòåëüíûõ àãðå-

ãàòîâ è óçëîâ íà êîðïóñå ÊÑ.

Íèæå ðàññìîòðåíû íåêîòîðûå êîíñòðóêòèâíûå

ðåøåíèÿ è ðàñ÷åòû îñíîâíûõ è ýëåìåíòîâ ÊÑ ÃÒÄ.

6.4.1 – Äèôôóçîð

Äèôôóçîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàñøèðÿþùèé-

ñÿ êàíàë, â êîòîðîì ñêîðîñòü ïîòîêà ñíèæàåòñÿ

è ÷àñòü êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ïðåîáðàçóåòñÿ â ïî-

òåíöèàëüíóþ, ÷òî âûðàæàåòñÿ ïðèðîñòîì ñòàòè÷åñ-

êîãî äàâëåíèÿ.

Äèôôóçîðû äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþ-

ùèì òðåáîâàíèÿì:

- èìåòü ìèíèìàëüíûå ãèäðàâëè÷åñêèå ïîòåðè;

- èìåòü ìèíèìàëüíóþ äëèíó;

- îáåñïå÷èâàòü óñòîé÷èâîå ïîëå ñêîðîñòåé

è äàâëåíèé ïåðåä âõîäîì â æàðîâóþ òðóáó (ò.å. îò-

ñóòñòâèå îòðûâà ïîòîêà).

Â òðóá÷àòûõ ÊÑ äèôôóçîðû âûïîëíÿþòñÿ â âè-

äå

èíäèâèäóàëüíûõ äëÿ êàæäîé æàðîâîé òðóáû ïàò-

ðóáêîâ (ñì. Ðèñ. 6.2.1_2) ñ èçîãðàäèåíòíûì óâåëè-

÷åíèåì ïëîùàäè ïðîõîäíîãî ñå÷åíèÿ.

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

308

à) á) â)

Ðèñóíîê 6.4.1_1 – Äèôôóçîðû ÊÑ

à) ñ èçîãðàäèåíòíûì èçìåíåíèåì ïëîùàäè; á) ñ ðàçäåëèòåëåì ïîòîêà; â) äâóõêàíàëüíûé

ñ ôèêñèðîâàííûì îòðûâîì ïîòîêà.

1 – äèôôóçîð; 2 – êîðïóñ íàðóæíûé; 3 – êîðïóñ âíóòðåííèé; 4 – æàðîâàÿ òðóáà; 5 – îáòå-

êàòåëü; 6 – ðàçäåëèòåëü ïîòîêà

Â òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ è êîëüöåâûõ ÊÑ ðàíåå

ïðèìåíÿëèñü äèôôóçîðû 1 â âèäå ïðîôèëèðîâàí-

íûõ êîëüöåâûõ êàíàëîâ, îáðàçîâàííûõ íàðóæíûì

2 è âíóòðåííèì 3 êîðïóñàìè ÊÑ, òàêæå ñ èçîãðà-

äèåíòíûì èçìåíåíèåì ïëîùàäè (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1à).

Òàêèå äèôôóçîðû îáåñïå÷èâàþò íàèìåíüøèå ïîòå-

ðè ïîëíîãî äàâëåíèÿ, íàèáîëåå ðàâíîìåðíîå ïîëå

ñêîðîñòåé íà âûõîäå, íî èìåþò äîñòàòî÷íî áîëüøóþ

äëèíó. Åùå îäíèì íåäîñòàòêîì òàêèõ äèôôóçîðîâ

ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè íå ìîãóò ðàáîòàòü áåç îòðûâà

ïîòîêà íà âñåõ ðåæèìàõ ðàáîòû äâèãàòåëÿ. Ïðè÷åì

íà ðàçíûõ ðåæèìàõ îòðûâ ïðîèñõîäèò â ðàçíûõ ñå-

÷åíèÿõ ïî äëèíå äèôôóçîðà, ÷òî íåáëàãîïðèÿòíî

ñêàçûâàåòñÿ íà ðåæèìàõ ãîðåíèÿ â æàðîâîé òðóáå.

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìûõ ðàñõîäîâ âîçäóõà

â êà-

íàëàõ êîëüöåâûõ ÊÑ è îäèíàêîâîãî ïåðåïàäà äàâ-

ëåíèÿ íà íàðóæíîé è âíóòðåííåé ñòåíêàõ æàðîâîé

òðóáû ïåðåä âõîäîì â æàðîâóþ òðóáó 4 â äèôôó-

çîðàõ êîëüöåâûõ ÊÑ óñòàíàâëèâàþò îáòåêàòåëè 5,

êîòîðûå ðàçäåëÿþò ïîòîê ïî íàðóæíîìó è âíóòðåí-

íåìó êîëüöåâûì êàíàëàì (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1á), èëè

âûïîëíÿþò äâóõêàíàëüíûå äèôôóçîðû ñ ðàçäåëè-

òåëåì 6 ïîòîêà

(ñì. Ðèñ. 6.4.1_1â). Â òðóá÷àòî-

êîëüöåâûõ ÊÑ ïîòðåáíîñòü â ðàçäåëèòåëÿõ ïîòî-

êà îòñóòñòâóåò, òàê êàê âîçäóõ ïîñëå äèôôóçîðà

ïîïàäàåò â îáùóþ ïîëîñòü, îáðàçîâàííóþ íàðóæ-

íûì 2 è âíóòðåííèì 3 êîðïóñàìè ÊÑ, è ðàñòåêà-

åòñÿ ìåæäó îòäåëüíûìè æàðîâûìè òðóáàìè (ñì.

Ðèñ. 6.4.1_1à).

Â ñîâðåìåííûõ êîíñòðóêöèÿõ ÊÑ âñå áîëüøåå

ïðåäïî÷òåíèå ñòàëè îòäàâàòü ñòóïåí÷àòûì äèôôó-

çîðàì (ñì. Ðèñ. 6.4.1_2 è 6.4.1_3). Òàêîé äèôôóçîð

èìååò äâà õàðàêòåðíûõ ó÷àñòêà (ñì. Ðèñ. 6.4.1_3):

îòíîñèòåëüíî êîðîòêèé ó÷àñòîê ñ ïëàâíûì ðàñøè-

ðåíèåì ïðîòî÷íîé ÷àñòè – ïðåääèôôóçîð 1 (ó÷àñ-

òîê ñ áåçîòðûâíûì òå÷åíèåì) è ó÷àñòîê ñ âíåçàï

íûì

ðàñøèðåíèåì 2 (ó÷àñòîê ñî ñòàáèëèçèðîâàííûì

îòðûâîì ïîòîêà).

Ê ïðåèìóùåñòâàì ñòóïåí÷àòîãî

äèôôóçîðà ïî ñðàâíåíèþ ñ îáû÷íûì ïëàâíûì

äèôôóçîðîì ìîæíî îòíåñòè åãî íåáîëüøóþ äëè-

íó è

ñëàáóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê èçìåíåíèþ ñòðóê-

òóðû ïîòîêà íà âõîäå. Ïðè ýòîì, îäíàêî, îí èìååò

íåñêîëüêî ïîâûøåííûå ïîòåðè. Ðàçíîâèäíîñòüþ

òàêèõ äèôôóçîðîâ ÿâëÿþòñÿ äèôôóçîðû ñ ôèêñè-

ðîâàííûì îòðûâîì, â êîòîðûõ äëÿ óìåíüøåíèÿ âå-

ëè÷èíû âèõðåâûõ òå÷åíèé ðàçìåð ñòóïåíè îãðàíè-

÷èâàåòñÿ (ñì. Ðèñ. 6.4.1_1â).

Â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ äëÿ óëó÷øåíèÿ àýðîäèíà-

ìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê äèôôóçîðîâ, èìåþùèõ îò-

ðûâ ïîòîêà, èñïîëüçóþò óïðàâëÿåìóþ ñèñòåìó îòñî-

ñà âîçäóõà èëè ñäóâ ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ. Îäíàêî òàêèå

äèôôóçîðû íå èìåþò øèðîêîãî ïðèìåíåíèÿ.

Â çàâèñèìîñòè îò ðàñïîëîæåíèÿ ïîäøèïíè-

êîâûõ îïîð íà äâèãàòåëå ÷åðåç ÊÑ ìîãóò ïðîõî-

äèòü ïîëûå ñòîéêè (ñì. Ðèñ. 6.4.1_2). ×åðåç ñòîéêè

ïðîêëàäûâàþòñÿ âîçäóøíûå è ìàñëÿíûå òðóáîïðî-

âîäû ê îïîðàì. Â êîëüöåâûõ ÊÑ ñ öåëüþ ñîêðàùå-

íèÿ äëèíû äèôôóçîðà ñòîéêè ðàñïîëàãàþò â ñå÷å-

íèè íà÷àëüíîãî (ïðîôèëèðîâàííîãî) ó÷àñòêà.

Ðàçìåùåíèå ñòîåê è äðóãèõ çàãðîìîæäàþùèõ ýëå-

ìåíòîâ â äèôôóçîðå ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ïî-

òåðü äàâëåíèÿ è äîïîëíèòåëüíîé íåðàâíîìåðíîñ-

òè ïîëåé ñêîðîñòåé è äàâëåíèé ïåðåä æàðîâûìè

òðóáàìè, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîâûøåííîé íåðàâ-

Ãëàâà 6 - Êàìåðû ñãîðàíèÿ

309

Ðèñóíîê 6.4.1_2 – Ïðèìåð äèôôóçîðà ñî ñòîéêàìè â ïðîòî÷íîé ÷àñòè

1 - ïîëàÿ ñòîéêà; 2 – íàðóæíîå êîëüöî äèôôóçîðà; 3 – âíóòðåííåå êîëüöî äèôôóçîðà

íîìåðíîñòè ïîëÿ òåìïåðàòóð ãàçà íà âûõîäå èç ÊÑ.

Ïðè ïðîôèëèðîâàíèè ñòîåê íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü

âîçìîæíóþ êðóòêó ïîòîêà çà ñïðÿìëÿþùèì àïïà-

ðàòîì êîìïðåññîðà. Â òðóá÷àòî-êîëüöåâûõ ÊÑ äëÿ

ñíèæåíèÿ ïîòåðü â äèôôóçîðå ñòîéêè (ïåðåïóñê-

íûå òðóáû) ìîãóò áûòü ðàñïîëîæåíû çà ïëàâíîé

÷àñòüþ äèôôóçîðà ìåæäó æàðîâûìè òðóáàìè (ñì.

Ðèñ. 6.2.1_4).

Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè äèôôóçîðîâ ñëåäóåò

îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî÷íîñòü ñîáëþäåíèÿ ðàç-

ìåðîâ åãî ïðîòî÷íîé ÷àñòè (äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òå÷å-

íèÿ áåç îòðûâà ïîòîêà), à òàêæå çàäàâàòü íèçêóþ

øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòè ýëåìåíòîâ ïðîòî÷íîé

÷àñòè, ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ ïîòåðü. Ïðèìåð çàäàíèÿ

øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòè è òî÷íîñòè ðàçìåðîâ

ïðèâåäåí íà ñì. Ðèñ. 6.4.1_2.

6.4.1.1 – Ðàñ÷åò äèôôóçîðà

Êðàòêî ðàññìîòðèì ãëàâíûå ðàñ÷åòíûå ïàðà-

ìåòðû íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùåãîñÿ â ñîâðåìåí-

íûõ êîíñòðóêöèÿõ ÊÑ ñòóïåí÷àòîãî äèôôóçîðà (ñì.

Ðèñ. 6.4.1_3).

Îñíîâíûìè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè

äèôôóçîðà, íà êîòîðûå ñëåäóåò îáðàùàòü âíèìà-

íèå ïðè åãî ïðîåêòèðîâàíèè, ÿâëÿþòñÿ:

- îòíîñèòåëüíàÿ äëèíà ïðåääèôôóçîðà - îò-

íîøåíèå äëèíû ïðåääèôôóçîðà ê âûñîòå êàíàëà íà

âõîäå:

; (6.4.1 - 1)

ñòåïåíü ðàñøèðåíèÿ ïðåääèôôóçîðà - îòíî-

øåíèå ïëîùàäè íà âûõîäå ê ïëîùàäè íà âõîäå:

/ F

; (6.4.1 - 2)

óãîë ðàñêðûòèÿ ïðåääèôôóçîðà - ñâÿçàí ñ îò-

íîñèòåëüíîé ä

ëèíîé è ñòåïåíüþ ðàñøèðåíèÿ ñîîò-

íîøåíèåì:

; (6.4.1 - 3)

- ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðåääèôôóçîðîì è ãîëîâ-

íîé ÷àñòüþ æàðîâîé òðóáû L

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè äèôôóçîðà íåîáõîäèìî

ñòðåìèòüñÿ ê ïîëó÷åíèþ áåçîòðûâíîãî òå÷åíèÿ

â ïëàâíîé åãî ÷àñòè è ìèíèìàëüíûõ ïîòåðü äàâëå-

íèÿ.

Íà Ðèñ. 6.4.1_4 ïîêàçàíû ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ,

ïðè êîòîðûõ íà÷èíàåòñÿ îòðûâ ïîòîêà îò ñòåíîê