ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоотдача в камерах сгорания из "Парогазовые процессы и их применение в народном хозяйстве " В топках обычных паровых котлов теплообмен конвекцией не играел большой роли, в то время как в камерах сгорания газовых и парогазовых турбин этот вид теплообмена имеет весьма суш ественное значение. [c.28] При повышении давления не только сокращается протяженность зоны горения и увеличиваются удельные тепловые напряжения, но значительно возрастает теплоотдача к стенкам камеры или к тепловоспринимающим экранам парогенераторов. [c.28] Таким образом, при постоянном диаметре камеры сгорания тепловая нагрузка увеличивается, согласно (1.3) и (1.16), пропорционально Р , конвективная составляющая теплообмена растет пропорционально Р . [c.29] Согласно [37, 38] показатель степени в формуле (1.17) для гладких труб п = 0,8. [c.29] Зависимость изменения коэффициента конвективной теплоотдачи нонв(р) от давления Р приведена на графике (рис. 12). [c.30] Таким образом, если тепловыделение с повышением давления в камере сгорания растет пропорционально Р , то конвективная составляющая теплообмена возрастает значительно медленнее — пропорционально Благодаря превышению тепловыделения над конвективной составляющей теплоотдачи от потока горящего топлива к тепловоспринимающим поверхностям повышается уровень температуры в зоне горения. Это обстоятельство должно сказаться на теплоотдаче излучением из зоны горения к топочным экранам. [c.30] В действительности значительного повышения передачи тепла излу чением не наблюдается, так как при хорошем смешении горючего с воз духом (а это условие для подобных топочных устройств является обязательным) пламена таких жидких горючих, как дизельное топливо или керосин вследствие незначительного содержания в них сажистых и полного отсутствия минеральных частиц не обладают достаточной излучательной способностью. Исключение при сгорании составляет мазут, пламя которого обладает очень высокой радиационной способностью [38, 40] и даже более высокой, чем при сжигании бурых или газовых углей и достигает степени черноты е/ — 0,85. [c.30] Однако мазут пока еще не применяется для камер сгорания газовых или парогазовых турбин. Газообразное же топливо даже при высоком качестве его смешения с воздухом дает пламена с невысокой излучательной способностью. Именно поэтому для повышения излучательной способности газовых пламен (например, в мартеновских печах, а этот вид теплообмена в плавильных печах вообще является основным) производят подсвечивание газовых факелов путем ввода 20—25% мазута. В рассматриваемых же нами топочных устройствах (камеры сгорания газовых или парогазовых турбин) или в парогенераторах энергетического значения основными видами топлива пока являются газ или продукты газификации топлив, а для транспортных газотурбинных установок — керосин или дизельное топливо, т. е. те виды топлива, которые при хорошем смесеобразовании образуют только слабо светящиеся пламена. [c.30] Согласно работам [38, 40], эффективная степень черноты указанных пламен = 0,4. [c.30] Произведем оценку влияния давления в процессах горения на лучистый теплообмен в цилиндрических теплонапряженных камерах сгорания при соблюдении всех прочих равных условий, сформулированных нами в начале главы. [c.30] Существенный недостаток этого метода, в том числе и выражения (1.34), заключается в неучете процесса выгорания топлива. [c.32] В топках со слоевым сжиганием твердых топлив, где зона сгорания по сравнению с полным размером топок пренебрежимо мала и где роль конвективного теплообмена ничтожно мала по сравнению с ро.лью радиационного обмена, метод расчета эффективной температуры с помощью критерия Пт по зависимости (1.34) вполне оправдан. [c.32] В теплонапряженных топочных устройствах, какими являются камеры сгорания газовых и парогазовых турбин, этот метод расчета оказался непригодным [10], так как размеры их невелики и зона горения топлива в потоке имеет размеры, не только сопоставимые с диаметром и длиной топочной части таких камер, но, в конечном итоге, определяет длину топки. [c.32] Кроме того, конвективный теплообмен в такого рода топочных устройствах имеет весьма существенное значение. Выше мы убедились, что конвективный теплообмен в теплонапряженных топках резко возрастает с повышением давления (1.28) и (1.29). [c.32] В этих формулах определение эффективной температуры с помощью формулы (1.33) оказалось неправомерным. Исследования процессов сгорания жидких и газообразных топлив и теплообмена под различным давлением в широких пределах его изменения в теплонапряягенных камерах сгорания, выполненные в лаборатории процессов горения топлив ИГИ [10, 27, 31], позволили установить характер изменения температурного максимума в зоне горения и распределения тепловых нагрузок тепловоспринимающими поверхностями (соответственно определенным режимам) и, в конечном счете, несоответствие обычного метода теплового расчета теплонапряженных топок с помощью критерия Вд фактическим данным, полученным в наших экспериментах. [c.32] Значению осконв дана оценка в (1.24) и (1.26), а величину его можно рассчитать по формуле (1.28) или (1.29). Остается еще оценить, как изменится величина ал в пределах зоны горения в теплонапряженной камере сгорания с повышением давления согласно формуле (1.32). [c.33] Рассмотрим, как изменится с повышением давления эффективная степень черноты, имея в виду, что как топливо, так и качество его распыла и смешения с воздухом, а также и другие условия ввода топлива остаются для обеих камер сгорания неизменными. [c.33] Согласно [38, 40], степень черноты слабо светящегося пламени е/ = =0,4 в соответствии с принятыми условиями е/р = 8/ц=0,4, т. е. остается постоянной. Тогда л,р будет изменяться только соответственно изменению температур. [c.33] Значения коэффициента лучистого теплообмена сХд рассчитывались по зависимости (1.32), причем вместо эффективной температуры (1.33) подставлялась максимальная температура Ттях- Эффективная длина луча э рассчитывалась по длине зоны горения Хг с учетом размеров камеры. Расчет степени черноты газов бг производился графоаналитическими методами, описанными в работах С. А. Шорина [37], Т. Хоблера [38] и А. Г. Блоха [40]. [c.34] Графические зависимости коэффициента теплообмена излучением л р, рассчитанные при сгорании солярового масла и природного газа в кинетическом режиме на воздушном окислителе под давлением в пределах 1—50 ama в камере d = 0,185 м, приведены на рис. 10, где показано изменение отношения ад.р/сбд.н = /р в зоне горения при сгорании жидкого и газообразного топлива в тех же режимах. [c.34] Вернуться к основной статье