Главная -> Словарь

Газотурбинном двигателе

Для лучшего распыления топливо подается в камеру сгорания газотурбинного двигателя при помощи центробежных форсунок под давлением 50 кГ1смг и выше. Из форсунки топливо выходит со скоростью около 30 м/сек, образуя факел тонко распыленного топлива. Распыление жидкого топлива сопровождается резким увеличением размера поверхности капель топлива и зависит, таким образом, от коэффициента поверхностного натяжения, величина которого для некоторых топлив приведена в табл. 10. 72

Особенности работы газотурбинного двигателя. Газотурбинный двигатель —это тепловой двигатель, в котором энергия предварительно сжатого, а затем нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу турбины и в сопле. Особенности турбины как первичного двигателя заключаются в непрерывности рабочего процесса и во вращательном движении рабочего органа — ротора. Ротор представляет собой колесо с криволинейными лопатками, закрепленными по окружности. Струи рабочего тела поступают через направляющие устройства на лопатки и, воздействуя на них, приводят ротор во вращение, чем достигается преобразование кинетической энергии газа в механическую работу.

В связи с этим воздух, поступающий в камеру сгорания газотурбинного двигателя, обычно делят на три потока. Первый поток поступает в камеру сгорания, имеющую завихритель , через кольцевой зазор между корпусом форсунки и внутренним кольцом завихрителя, чем обеспечивается охлаждение форсунки. В этой зоне топливо распыляется, частично испаряется и воспламеняется; а составляет 0,2—0,5 . Второй поток воздуха вводят в зону горения через завихритель и через первые ряды отверстий диаметром 12—30 мм в жаровой трубе. Этот воздух обеспечивает сгорание смеси при температуре во фронте пламени, равной 2300—2500 К, и последующее снижение температуры газов до 2000 К- Коэффициент избытка воздуха при этом возрастает до 1,2—1,7. Роль завихрителя заключается в закручивании потока воздуха и создании воздушного вихря, вращающегося вокруг оси жаровой трубы. При этом в центральной части трубы создается зона пониженного давления, куда устремляется поток из средней части камеры сгорания. Продукты сгорания, движущиеся противотоком к основному потоку распыленного топлива, ускоряют испарение и обеспечивают нагревание топливо-воздушной смеси до температуры воспламенения. Турбулизация газо-воздушного . потока приводит к увеличению скорости распространения пламени, а уменьшение осевой скорости воздуха вблизи границы зоны обратных токов удерживает факел в определенной области. Третий поток воздуха поступает через задние ряды боковых отверстий в зону смешения. Этот воздух снижает температуру газов до значения, допустимого по условию прочности лопаток турбины.

Под химической коррозией подразумевается прямое взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают в одном акте. Такая кор-ро»ия протекает по реакциям, подчиняющимся законам химической кинетики гетерогенных реакций. Примерами химической коррозии являются газовая коррозия выпускного тракта двигателей внутреннего сгорания и лопаток турбин газотурбинного двигателя, а также коррозия металлов в топливной системе двигателей . В результате окисления масла в поршневых двигателях могут образовываться агрессивные органические вещества, вызывающие химическую коррозию вкладышей подшипников . Можно привести и другие примеры. Однако доля химической коррозии в общем объеме коррозионного разрушения металлов •относительно мала, основную роль играет электрохимическая коррозия, протекающая, как правило, со значительно большей скоростью, чем химическая.

Кроме того, существуют такие виды коррозии, как контактная ; щелевая ; под напряжением ; биологическая ; коррозия при трении двух поверхностей в коррозионной среде, определяющая коррози-онно-механический износ деталей двигателей и механизмов, а также ее разновидность — фреттинг-коррозия ; газовая ; атмосферная .

Основные камеры сгорания газотурбинных двигателей работают при а2. В связи с этим теоретическая температура продуктов сгорания перед турбиной практически равна калориметрической температуре. На рис. 4.13 представлены зависимости, позволяющие определять теоретическую температуру продуктов сгорания углеводородных топлив на выходе из камеры сгорания газотурбинного двигателя при различных значениях коэффициента избытка воздуха «, температуры воздуха на входе в камеру сгорания и коэффициента полноты сгорания топлива 0,5=^^^ 1.

Таблица 4.14. Отложение нагара в модельной камере сгорания газотурбинного двигателя в зависимости от вязкости топлива

СГОРАНИЯ — отношение массы тепла, выделяющегося при сгорании 1 кг топлива в камере газотурбинного двигателя, к теплоте сгорания данного сорта топлива.

На рисунке показана зависимость образования Н. на стенке камеры сгорания газотурбинного двигателя от ее т-ры.

Химический состав Н. Снятый с жаровых труб газотурбинного двигателя РД-ЗМ. Н. отличается высоким содержанием карбенов, карбоидов и низкой зольностью . Ниже дается состав Н. .

тель, характеризующий нагарообра-зующую способность реактивных топ-лив. Определяют путем испытания топлива в камере сгорания малоразмерного газотурбинного двигателя на установке УНТ-1 по методу П. П. Ю. . Различают нагарное число теплоизоляционное и весовое . НЧт — отношение перепада т-ры стенки камеры сгорания, вследствие образовавшегося на ней нагара при работе на испытуемом топливе, к перепаду т-ры стенки при работе на эталонном топливе:

Содержание смолистых веществ, серы и других примесей в топливе увеличивает нагарообразование в двигателе. Повышенное нагарообразование в газотурбинном двигателе вредно и опасно по'следующим причинам:

13. Устойчивость горения топлив в газотурбинном двигателе

Учитывая сложность использования водорода в чистом виде, в Институте проблем машиностроения АН УССР проведены исследования по его применению в виде добавки к бензину на серийном автомобиле ГАЗ-24 . Из бака, заполненного железотитановым гидридом, водород добавлялся к бензину. Испытания показали, что 10%-я добавка водорода позволяет снизить расход бензина на 50% , уменьшить выбросы СО в 4 раза, углеводородов — примерно на 20% и оксидов азота — почти в 6 раз. Проведены также расчетно-экспериментальные исследования по добавке водорода к топливу, используемому в газотурбинном двигателе марки АИ-9. Оказалось, что добавка 3—5% водорода к реактивному топливу снижает эмиссию СО в 3—7 раза и бензпирена— в 3—6 раз, при этом расход топлива снижается на 15—20%.

Смазочное масло, контактируя с различными металлами и сплавами в газотурбинном двигателе, может вызвать их коррозию. Медь, свинец и сплавы на их основе наиболее склонны к коррозионному поражению. Коррозионную агрессивность, как известно, могут проявлять и продукты окисления, а также некоторые присадки, выполняющие роль противоизносных агентов. Это приводит к необходимости детального изучения данного эксплуатационного показателя.

МК-8 — испарение при работе в двигателе. Вследствие легкого фракционного состава масло при работе в газотурбинном двигателе испаряется. В результате испарения легких фракций вязкость масла особенно при низких т-рах резко повышается, в связи с чем пусковые свойства МК-8 при низких т-рах сильно ухудшаются.

Вред и опасность повышенного Н. в газотурбинном двигателе заключаются в следующем.

УСТОЙЧИВОСТЬ ГОРЕНИЯ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ. Устойчивость горения топлива в потоке воздуха очень важная характеристика реактивного топлива. Чем тяжелее фракционный состав топлива, тем уже диапазон устойчивого горения топлива по составу смеси. Так, напр,, для авиабензина Б-70 коэфф. избытка воздуха, соответ-

Как известно, основным назначением камеры сгорания в газотурбинном двигателе является эффективное превращение химической энергии, заключенной в топливе, в тепловую, а затем в кинетическую энергию газов, выходящих из реактивного сопла. Это превращение должно быть эффективным не только в отношении полноты реакции горения, но и с точки зрения аэродинамики.

ПОЛНОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВ В ГАЗОТУРБИННОМ ДВИГАТЕЛЕ

Опытами установлено, что чем больше высота некоптящего пламени, тем меньше дыма и углеродистых отложений образуется при сгорании топлива в газотурбинном двигателе.

Влияние плотности топлив. По мере повышения плотности топлив нагарообразование в газотурбинном двигателе увеличивается. При увеличении плотности топлив с 0,740 до 0,850 г/сма нагарообразование возрастает медленно, при плотности топлив выше 0,850 г/см3 — очень резко .