Камера сгорания ГТД

миниатюра1

Изобретение относится к газотурбинный двигателям, к авиационным и  газотурбинным двигателям ГТД и имеет применение в авиастроении, на газоперекачивающих станциях,для пиковых энергетических установок как привод для электрогенератора, предназначенного для выработки электроэнергии.
Камера сгорания ГТД (рис. 1…11) содержит корпус 1 и жаровую трубу 2 с плитой 3. и основным коллектором 4 с полостью 5. Жаровая труба 2 имеет внешнюю стенку 6 и внутреннюю стенку 7, на которых выполнены отверстия 8, предназначенные для охлаждения жаровой трубы 2.. Ни плите 3 установлены форсуночные модули 9, в плите 3 выполнены топливные каналы 10…12 для подвода топлива к форсуночным модулям 9. Количество форсуночных модулей 9 кратно четырем.
Форсуночные модули 9 установлены в два концентричных ряда внешний 13 и внутренний 14. Количество форсуночных модулей 9 в обеих рядах одинаковое и четное. При этом форсуночные модули 9 могут быть установлены в шахматном порядке (фиг. 3). Особенностью камеры сгорания ГТД является выполнение двух дополнительных топливных коллекторов: внешнего 17 с полостью 18 и внутреннего 19 с полостью 20 (рис 1 и 2)

рис.1рис.2

Кроме того, отличием камеры сгорания ГТД является схема подвода топлива от коллекторов 4, 17 и 19 к форсуночным модулям 9 (фиг. 6 и 9), обеспечивающая равномерность поля температур на выходе из камеры сгорания.
Внешний коллектор 17 соединен каналами 10 с каждым форсуночным модулем 9 внешнего ряда 13 форсуночных модулей 9 через один, внутренний коллектор 19 соединен каналами 11 с каждым форсуночным модулем 9 внутреннего ряда 14 через один, а основной коллектор 4 соединен каналами 12 с остальными форсуночными модулями 9 обеих рядов 13 и 14. Форсуночные модули 9 в рядах 13 и 14 могут быть установлены в шахматном порядке (фиг. 5), что предпочтительнее, т. к. позволит разместить большее количество форсунок.

рис.5
Между плитой 3 и стенками 6 и 7 жаровой трубы могут быть установлены устройства для подачи и закрутки воздуха 21 и 22 (рис. 2 и 6).

рис.6

Устройства для подачи и закрутки воздуха 21 и 22 содержат установленные под углом α к оси камеры сгорания О1О1 направляющие лопатки 23. (рис. 8). Индексы 1 и 2 относятся соответственно к внешнему и внутреннему средствам подачи и закрутки воздуха. Направление закрутки охлаждающего воздуха может быть противоположным для внешнего и внутреннего средств (рис. 8 и 9).

рис.7рис.8рис.9

При этом средства для подачи и закрутки воздуха 21 и 22 выполнены под острым углом β к оси жаровой тру-бы О2О2, соединяющей середину плиты 3 и середину выходного сечения жаровой трубы АА. (рис. 1).
На внешней стенке 6 жаровой трубы 2 установлены внешние «карманы» 24 для по-дачи воздуха к оси жаровой трубы О2 О2. на внутренней стенке 7 – внутренние «карманы» 25, имеющие форму пустотелых обтекаемых профилей, направленных в сторону оси О2О2 жаровой трубы. «Карманы» должны быть установлены под углом γ к оси О1 О1 камеры сгорания и под острым углом φ к оси О2О2 жаровой трубы 2
Закрутка воздуха способствует не только улучшению охлаждения стенок 6 и 7 жаровой трубы 2, но и перемешивает продукты сгорания, снижая окружную неравномерность поля температур на выходе из камеры сгорания при этом такое направление потока воздуха (под острым углом к оси жаровой трубы) значительно улучшает перемешивание продуктов сгорания и как следствие увеличивает полноту сгорания, снижает эмиссию вредных веществ и обеспечивает равномерное поле температур на выходе из камеры сгорания. Форсуночные модули 9 содержат корпус 26, топливный канал 27 и воздушный канал 28 (рис. 2). В плите 3 выполнены несквозные отверстия 29 для установки форсуночных модулей 9 и сквозные каналы 28 для прохождения воздуха в форсуночные модули 9 (рис. 9)..
Для обеспечения работы камеры сгорания она имеет три трубопровода 31..33 с регуляторами расхода 34…36, соединенные с коллекторами 4, 17 и 19, соответственно (рис. 1)
Коллектора 4, 17 и 19 могут быть выполнены в виде единого узла (фиг. 3 и 4), в который входит, кроме коллекторов, обтекатель 37 с полостью 38. Полость38 сообщается с полостью 5 основного коллектора 4 для увеличения объема основного коллектора 4. Обтекатель 37 уменьшает потери давления воздуха на входе к камеру сгорания. Стенки коллекторов 4, 17 и 19 – общие, что снижает металлоемкость коллекторов. Соединение всех деталей единого узла выполнено сварочными швами 39. Разгерметизация между полостями 5, 18 и 20 не приведет к катастрофическим последствиям.

рис.3

рис.4
Работает камера сгорания ГТД следующим образом.
При запуске ГТД топливо подается по трубопроводу 30 через регулятор расхода 33 только в полость 18 внешнего коллектора 17. В режиме малого газа» топливо также подается только через внешний коллектор 17 и далее по каналам 10 в нечетные форсуночные модули 9 внешнего ряда 13.. При увеличении расхода топлива более 20 %…25 % от максимального расхода топливо дополнительно подается по трубопроводу 28 через регулятор расхода 32 в полость 20 внутреннего коллектора 19 и далее по каналам 11 в нечетные форсу-ночные модули 9 внешнего ряда 13. При расходе топлива от 40% до 50 % от максимального дополнительно топливо по трубопроводу 29 через регулятор расхода 34 подается в полость 5 основного коллектор 4 и далее по каналам 12 к остальным (четным) форсуночным модулям 9 обеих рядов .Применение «карманов»24 и 25 позволит забросить относительно холодный воздух в центральную область жаровой трубы 2 тем самым обеспечить радиальную равномерность поля температур на выходе из камеры сгорания. Установка «карманов» под углом к оси О1О1 камеры сгорания позволит закрутить поток выхлопных газов на входе в турбину, тем самым исключить вредное влияние окружной неравномерности поля темпера-тур на выходе из камеры сгорания.
В результате применения трех топливных коллекторов 4, 17 и 19 перепад давления на форсуночных модулях 9 на всех режимах практически постоянное и составляет значительную величину поз 41 рис. 11, по сравнению с поз 40, что способствует повышению полноты сгорания и уменьшению эмиссии вредных веществ. Кроме того на всех режимах более равномерным получается температурное поле на выходе их камеры сгорания.

рис.10рис.11
Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить эффективное плавное регулирование расхода топлива в газотурбинном двигателя с сохранением практически постоянного перепада давления на всех режимах, особенно в режиме «малого газа».
2. Обеспечить увеличение полноты сгорания на всех режимах.
3. Обеспечить низкую эмиссию вредных веществ.
4. Обеспечить равномерное поле температур на выходе из камеры сгорания.
5. Уменьшить радиальную неравномерность поля температур на выходе из камеры сгорания на надежность работы сопловых и рабочих лопаток и исключить вредное влияние окружной неравномерности.

Автор статьи Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.

Взято с сайта: Sofa.com.ua