Теплообмен в камере сгорания газа

Теплообмен в камере сгорания газа [c.478]

Теплообмен между стенкой и окружающей средой происходит одновременно путем соприкосновения (теплоотдачи) и излучения. Это явление называется радиационно-конвективным теплообменом. Оно включает все три элементарных способа переноса теплоты. Явление радиационно-конвективного теплообмена наблюдается, например, в камере сгорания ракетного двигателя, где горячие газы — продукты сгорания — передают теплоту поверхности камеры сгорания одновременно путем соприкосновения и излучения. [c.241]

Заметим, что радиационный теплообмен не есть специфическая особенность межпланетных космических аппаратов. В большинстве случаев, когда приходится иметь дело с большими массами плотного и высокотемпературного газа, лучистый тепловой поток может быть сравним или даже превосходить конвективный. Так, по оценкам работы [Л. 10-9] уже при температуре 3000 К и давлении порядка (20- 40)10 Па излучение иаров воды в камере сгорания приводит к увеличению суммарного теплового воздействия на 10—30%- Если учесть, что плотность газа в высокотемпературных устройствах может быть намного выше, а его суммарная степень черноты существенно возрастает при появлении различных примесей (сажи или других твердых частиц), то нетрудно понять, что проблема радиационного переноса тепла в таких агрегатах может оказаться более серьезной, чем при внешнем обтекании. Тем не менее, учитывая прогресс, достигнутый за последние годы в исследовании излучающего сжатого слоя газа над поверхностью затупленных тел, данная глава посвящена в основном решению первой проблемы. [c.286]

В данном случае теплообмен между газами и тепловоспринимающими поверхностями в камере сгорания рассматриваем при нормальном давлении. Конвективный теплообмен в геометрически подобной камере сгорания, работающей под давлением при условии Шн = Wp, будет представлен формулой [c.28]

Мы исследовали влияние коэффициента избытка окислителя в достаточно широком диапазоне его изменения на протяженность зоны горения, на полноту сгорания топлива, на уровень температур в камере сгорания, на состав газов, на теплообмен потока продуктов горения с тепловоспринимающими поверхностями и на ряд других показателей топочного процесса. [c.95]

Однако при использовании в цикле паросиловой установки регенеративного подогрева питательной воды уменьшаются поверхности нагрева экономайзеров. Экономайзеры с небольшой теплообменной поверхностью не позволяют получать достаточного охлаждения продуктов сгорания. Таким образом, воздухоподогреватель является необходимой частью современных котельных установок. При его использовании можно снизить температуру отходящих газов до необходимых пределов, улучшить условия сжигания топлив в камере сгорания при более высоких тепловых напряжениях в топочной камере. [c.7]

Теплообменные аппараты. Использование тепла газов, отработавших в газовой турбине, для подогрева воздуха перед поступлением-его в камеру сгорания является одним из способов повышения экономичности газовых турбин. [c.67]

Простейшим приёмом улучшения схемы установки является использование тепла отходящих газов. Для этой цели воздух по выходе из компрессора пропускается через теплообменный аппарат, обогреваемый выхлопными газами турбины. За счёт тепла, переданного выхлопными газами воздуху перед входом его в камеру сгорания, уменьшается количество топлива, необходимого для поднятия температуры продуктов сгорания до заданной величины. [c.329]

Газ по трубе 1 поступает в теплообменник 2, где он подогревается за счёт тепла уходящих после турбины 5 газов. Отсюда газ поступает в турбину 3, где используется энергия давления природного газа. Далее часть газа идёт к различным потребителям, а часть его поступает в камеру сгорания 4, куда поступает и воздух из компрессора 6. После камеры сгорания продукты сгорания поступают в газовую турбину 5 и после неё — в теплообменный аппарат. [c.348]

Основной элемент предпускового подогревателя — котел — представляет собой теплообменный аппарат, в газоходах которого происходит теплопередача от горячих газов к жидкости. Интенсивность теплообмена повышается благодаря турбулизации потока. Воздух подводится в камеру сгорания котлов всех подогревателей вентилятором с приводом от электродвигателя. [c.137]

Была предложена также схема воздуходувной установки с газовой турбиной (фиг. 7-9). На общем валу агрегата располагаются (фиг. 7-9) газовая турбина 1, доменная турбовоздуходувка 2, нагнетатель доменного газа 3, подающий газ в камеру сгорания 4, в которую поступает также часть вырабатываемого воздуходувкой сжатого воздуха, предварительно подогреваемая в теплообмен- [c.183]

В настоящее время промышленное применение имеют газовые турбины с горением при постоянном давлении, работающие по открытому циклу, т. е. с забором наружного воздуха и сбросом отработавших продуктов горения (газа) в атмосферу. На фиг. 6 показаны различные схемы газотурбинных установок, включающие ряд теплообменных аппаратов. В установке, показанной нафиг. 6, а, единственным теплообменником является воздухоподогреватель (регенератор) 5, в котором при помощи тепла отходящих газов производится подогрев сжатого в компрессоре 4 воздуха. Затем охлажденные газы идут на выхлоп ( открытая схема), а подогретый воздух поступает в камеру сгорания 2, куда топливным насосом 1 (при жидком топливе) или газовым компрессором (при газообразном) подается топливо. Из камеры сгорания горячие газы поступают в турбину 5, где производят механическую работу, расширяясь до давления выхлопа.Наличие воздухоподогревателя существенно увеличивает к. п. д. установки с 22—23 до 25—27%. [c.17]

Практика показывает, что температура газов, выходящих из газовой турбины, всегда выше температуры воздуха, поступающего в камеру сгорания. Это позволяет совершенствовать процесс превращения теплоты в механическую работу путем передачи теплоты отработавших газов воздуху, выходящему из компрессора и поступающему в камеру сгорания. Этот теплообмен между отработавшими газами и нагнетаемым воздухом осуществляется в специальном регенераторе трубчатого или пластинчатого типа. Применение регенератора дает возможности довести эффективный КПД газотурбинной установки до 0,31 вместо 0,20—0,25 (без регенератора). [c.259]

Регенератор — это теплообменный аппарат трубчатого типа. По трубкам регенератора протекает воздух, вышедший из компрессора и предназначенный для подачи в камеру сгорания, а между трубками проходят отработавшие в турбине газы. Поскольку отработав- [c.231]

Для повышения экономичности ГТУ используются теплообменные аппараты — регенераторы и холодильники. Применяемые в настоящее время теплообменные аппараты характеризуются недостаточно высокими тепловыми показателями, чрезвычайно громоздки. Необходимо добиться большей эффективности теплообмена между охлаждаемым отработавшим в турбине газом и нагреваемым в регенераторе воздухом, поступающим из него в камеру сгорания. [c.399]

Подвод тепла к движущемуся газу — один из основных процессов в реактивных двигателях — осуществляется в камерах сгорания. Процессы подвода и отвода тепла происходят в различных теплообменных аппаратах. [c.260]

Воспламенение заряда твердого топлива остается до некоторой степени экспериментально отрабатываемым процессом [3, 8, 30] В процессе воспламенения необходимо повысить температуру поверхности заряда до величины, превышающей температуру самовоспламенения, в определенный промежуток времени. При неуста-новившемся процессе теплообмен происходит посредством конвекции и, главным образом, в результате излучения и соударения горячих твердых или жидких частиц с поверхностью. Кроме того, в процессе воспламенения необходимо повысить давление в камере сгорания до величины, превышающей минимальное давление, необходимое для устойчивого горения. Поэтому необходимо, чтобы при воспламенении образовывался достаточно большой объем газа. [c.237]

Б регенераторе используется тепло отработавших газов для нагрева сжатого воздуха перед поступлением его в камеру сгора-H Hi целью повышения к. п. д. установки. Регенератор (пластинчатый) — это поверхностный теплообменный аппарат, где потоки разделен поверхностью нагрева из штампованных листов специальной формы, образующих каналы для прохода воздуха и продуктов сгорания. [c.230]

Исследования влияния промежуточных излучателей на топочный теплообмен, проведенные И. Я. Сигалом, осуществлялись в водоохлаждаемой камере-калориметре (рис. 34), в которой сжигался природный газ Дашавского месторождения со средней теплотой сгорания 8450 ккал/нм . Внутренний диаметр камеры — 0,191 м, высота — 0,665 м. В верхней части камеры находился торцовый калориметр конической формы. В камере была установлена горелка с полным предварительным смешением газа с воздухом. Огневая-насадка горелки представляла собой металлическую пла- [c.79]

Давление газов является основной нагрузкой для оболочки камеры. Интенсивный теплообмен с продуктами сгорания вызывает нагрев внутренней и в некоторой степени наружной стенок. Изменение механических свойств материала стенок с изменением температуры и значительные температурные деформации следует считать вторым по значению фактором, влияющим на условия работы оболочки в целом, т. е. на ее общую прочность и жесткость. Кроме того, можно говорить о местной прочности и жесткости стенок камеры между связями, а также о прочности элементов связей и их соединений со стенками. В этом случае необходимо рассмотреть давление охлаждающего компонента (рис. 14.1, б). - [c.357]

Кроме продуктов полного сгорания, в камерах печей И топках содержатся также продукты неполного сгорания окись углерода, углеводороды. Данных о влиянии излучения этих газов на лучистый теплообмен в промышленных аппаратах нет, и при расчете лучистого теплообмена их излучение не учитывают. [c.95]

В отличие от теоретического цикла, в которо.м процесс расширения происходит адиабатически, действительный процесс расширения сопровождается интенсивным теплообменом между газами, с одной стороны, и стенками цилиндра и камеры сгорания и днищем поршня — с другой, а также некоторой утечкой газа через неплотности. Кроме того, происходит подвод теплоты к газам в результате догорания топлива и восстановления некоторого количества продуктов диссоциации, а также уменьшение теплоемкости газов вследствие снижения их температуры при расширении. В результате этого действительный процесс расширения газов совершается по политропе с переменным показателем з, который изменяется в пределах 1,15—1,30. [c.40]

В технике широкое применение находят машины, работа которых связана с движением газа. Процессы течения газа имеют место в поршневых двигателях при впуске свежего заряда и выпуске отработавших газов в компрессорах и турбинах, применяемых в газотурбинных и реактивных двигателях, в паросиловых установках и агрегатах наддува двигателей внутреннего сгорания в проточных камерах сгорания, теплообменных аппаратах, эжекторах и других устройствах. [c.105]

При подаче рециркулирующих газов вблизи места выхода газов из топки (рис. 53, б) на теплообмен в самой топочной камере рециркуляция не отражается. В данном случае смешение горячих продуктов сгорания с холодными рециркулирующими газами приводит к существенному снижению температуры газов непосредственно в месте их входа в конвективные поверхности нагрева. Это снижение температуры газов оказывает более существенное влияние на теплообмен в первых конвективных поверхностях, чем увеличение скорости их движения и тепловосприятие в этой части газового тракта снижается. Тепловосприятие же хвостовых поверхностей возрастает. [c.161]

Некоторые результаты разработки и испытания высокотемпературного теплообменника перекрестного тока приведены в [Л. 91]. Схема перекрестного движения газов и насадки в теплообменных камерах была выбрана не только потому, что интенсивность процесса при перекрестной продувке слоя может быть выще, чем при противоточной (гл. 10), но и по конструктивным причинам упрощаются подводящие и отводящие воздуховоды, облегчается их компоновка с теплообменником, заметно уменьшаются потери тепла в окружающую среду, что особенно важно при высоких температурах и пр. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 11-7. Взаимное горизонтальное движение газов и воздуха в теплообменнике может осуществляться по схеме прямотока либо противотока. Греющие газы — продукты сгорания керосина. [c.378]

В котельных агрегатах, где многие процессы протекают при высоких температурах, теплообмен излучением играет очень большую роль. Так, поверхность нагрева, расположенная в топочной камере котельного агрегата, получает значительные количества тепла излучением от факела раскаленных топочных стен, непрозрачных газов (углекислого и сернистого газов и водяных паров) и твердых взвешенных частиц (сажи, летучей золы). Передача тепла излучением наблюдается и в газоходах котельного агрегата от непрозрачных газов, входящих в состав газообразных продуктов сгорания. [c.34]

Все расчеты, связанные с лучистым теплообменом в камере сгорания дизеля, целесообразно производить не для усредненных, а для местных значений текущих параметров. Тепло, выделившееся при сгорании топлива, идет на изменение внутренней энергии газа и совершение им внешней работы, что составляет индикаторный расход тепла. Остальная часть введенного тепла отдается стенкам за счет конвекции и радиации. Наконец, некоторая часть его расходуется на диссоциацию газа и пр. Сообразуясь только с осрюв-ными статьями расхода тепла, используя понятие коэффициента полезного тепловыделения 1) из формулы (И. 13), на основании первого начала термодинамики для элементарного участка рабочего хода двигателя запишем [c.48]

Отработавший газ после газотурбинной установки целесообразно направлять в теплообменный аппарат для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, или направлять для нужд коммунального хозяйства (для получения горячей воды, пара и т. п,)-На Тх-диаграмме к, п, д. цикла газотурбинной установки с подводом тепла при р = onst. определяем из соотношения площадей (см. рис. 18-3). [c.281]

Таким образом, термический к. п. д. ГТУ увеличивается с увеличением степени повышения давления лис увеличением к. Так как температура отходящих из турбины газов 7+ больше температуры Тг сжатого в турбокомпрессоре воздуха, то представляется возможным часть теплоты отходящих газов, равную пл. 2 4тп2, использовать для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, теоретически до температуры Г4 путем подвода к нему теплоты, численно равной пл. 2bhk2 = пл. 2 4тп2. Теплообмен осуществляется в теплообменнике-регенераторе. Это мероприятие позволяет увеличить термический к. п. д. ГТУ. [c.92]

Все же иногда повторных расчетов (во втором приближении) избегать не следует, например при проектировании экспернмен-тальных или сильно модернизированных установок, не имеющих прототипов в прежней практике газотурбостроения. В этих случаях рекомендуется по возможности упростить первый расчет, пренебрегая некоторыми второстепенными факторами, например утечками рабочего агента, измеряемыми коэффициентом б, и влиянием величины р. При расчете цикла в первом приближении можно в формулах (279), (280) и (281) принять (1 + Р) и (1 — б) равными единице. Конечно, это можно рекомендовать лишь в том случае, если расчеты второго приближения будут необходимы. Простейший цикл связан со значительным уменьшением, экономичности (простота не дается даром ). Прежде всего, газы, уходящие из турбины в атмосферу, уносят с собой значительное количество неиспользованной тепловой энергии. Для ее утилизации приходится вводить в схему регенератор, в котором можно было бы создать теплообмен между горячими отработавшими газами и сравнительно холодным потоком воздуха, текущего из компрессора в камеру сгорания. Как и в паросиловых установках, такой внутренний регенеративный теплообмен приводит к существенному увеличению экономичности цикла (рис. 49). [c.156]

Действительныр цикл газовой турбины с регенерацией. Тепло уходящих из турбины газов может Сыть использовано для подогрева сжатого воздуха, поступающего из компрессора в камеру сгорания. Для этой цели в установку включается теплообменный аппарат, называемый регенератором. [c.332]

Горячие газы, уходяш,ие из турбины в атмосферу, часто имеют более высокую температуру, чем температура воздуха, который выходит из компрессора и затем поступает в камеру сгорания. Отсюда возникает простая мысль о возможности подогревать сжатый воздух выхлопными газами до его поступления в камеру сгорания. Очевидно, что в этом случае придется сжигать меньше топлива и эффективный к.п.д. установки увеличится. Для подогрева сжатого воздуха необходимо установить на двигателе теплообменное устройство — регенератор тепла, позволяюш,ий подогревать сжатый воздух от выхлопных газов. Обычно в регенераторе сжатый воздух проходит по трубкам, которые снаружи омываются горячими выхлопными газами. Так происходят передача тепла и нагрев воздуха, хотя непосредственного соприкосновения между воздухом и газами нет. [c.136]

W — относительная скорость пара (газа) в рабочем колесе турбомашины, м/с скорость среды в теплообменном аппарате, м/с. д — координата, см, м степень сухости У — скоростная характеристика турбины у — координата прогиб, м степень влажности Z — число лопаток, ступеней, камер сгорания, ходов а — угол потока в абсолютном движении,. . . коэффициент линейного расширения, I/К .коэффициент теплоотдачи, Вт/(м -К) коэффициент избытка ноздуха Р — угол потока в относительном движении,. . . степень -пв и-жения давления в решетке различные коэффициенты у — угол,. . . ° [c.5]

Камера сгорания — трубчато-кольцевого типа, расположена вертикально. Регенератор пластинчатого типа выполнен трехходовым по воздуху и одноходовым по газу. Подробная конструкция камер сгорания и теплообменных аппаратов рассмотрена в гл. 7. [c.80]

Если в газе имеются взвешенные частицы с1ажи, золы и другие мелкие механические примеси, то степень черноты такого запыленного потока значительно возрастает. В топках котлов и других камерах сгорания на теплообмен, кроме того, значительное влияние оказывает излучение пламени. Расчет теплообмена в топках и камерах сгорания проводится по специальным эмпирическим нормативным методам, которые периодически уточняются и совершенствуются. [c.179]

Принцип работы ЗГТУ заключается в следующем. Нагретый газообразный теплоноситель, расширяясь в турбине, производит работу и передает одну часть мощности компрессору, а другую — электрическому генератору. Поступая в низкотемпературный теплообменник, газ отдает теплоту жидкометаллическому теплоносителю, охлаждаясь до наименьшей температуры цикла (рис. 5-17). Затем газ сжпмается в компрессоре и нагревается в высокотемпературном теплообменнике при непосредственном контакте с теплоносителем до наивысшей температуры цикла. Жидкометаллический теплоноситель сначала получает теплоту от газа, выходящего из турбины, и окончательно нагревается в нагревателе затем он отдает теплоту газу, поступающему в турбину, и дополнительно охлаждается в охладителе. В качестве нагревателя может быть использован любой подходящий теплогенератор ядерный реактор, камера сгорания органического топлива, жидкометаллический котел, в том числе высокоиапорный, и другие источники теплоты. В качестве охладителя может быть теплообменник поверхностного типа, связанный с проточной водяной, воздушной, испарительной или иной системой охлаждения. В качестве контактных регенераторов могут быть применены наиболее интенсифицированные центробежные теплообменные аппараты с противоточным движением сред. [c.159]

Роль лучисто го теплообмена в камерах горения весьма велика, и общая передача тепла излучением часто доходит до 50% и более от всего тепла, выделяемого при сгорании топлива. Если же сравнить величины удельных тепловых потоков лучистого и конвективного теплообмена для поверхности нагрева, расположенной в топочной камере в области температур продуктов сгорания более 1000°, то окажется, что лучистый теплос(бмен по интенсивности может в десятки раз превышать к0нвектив1ный теплообмен при умеренных скор остях перемещения газов. [c.288]

Использование энергии топлива, солнечного излучения и атомной энергии для прикладных целей включает в себя в качестве промежуточной или конечной стадии преобразования тепловую форму энергии. Устройства, содержащие элементы, которые используют тепло как форму передачи энергии, относятся к категории теплотехнических установок. Они могут быть как стационарными, так и мобильными и широко применяются почти во всех отраслях современной техники. Во всех подобных устройствах имеются выполняющие однотипные функции агрегаты предназначенные для выделения тепловой энергии — топки, камеры сгорания, активные зоны ядер-ных реакторов обеспечивающие теплообмен между рабочими телами — котлы, теплообменники осуществляющие перемещение рабочих тел за счет изменения давления в жидкостях и газах — насосы, компрессоры преобразующие энергию рабочих тел в механическую энергию — поршни, диски турбин, и, наконец, агрегаты, обеспечивающие передачу рабочих тел, — гидравлические, газовые, паровые и пневматические трубопроводы с их запорной и регулирующей арматурой. [c.7]

Из теории теплопередачи в топочных устройствах котло1В, промышленных печей известно, что чем больше развит лучистый теплообмен зоны горения с ограждающими камеру сгорания стенками, тем ниже будут температуры как в зоне сгорания, так и отходящих газов по выходе из тх пки и тем большая доля тепла, образующегося при сжигании топлива, будет поглощаться самой топочной камерой. [c.35]

Мы рассмотрим теплообмен посредством вынужденной конвекции в пограничном слое газа и в пограничном слое жидкости (проточ ное охлаждение камеры сгорания циркулирующей жидкостью). [c.420]

В различные периоды процесса сжатия направление теплового потока различно. В начальный период после закрытия впускного клапана, продувочных или выпускных окон температура заряда, заполняюш его цилиндр, ниже температуры поверхностей, окружающих сжимаемое рабчее тело (гильзы цилиндра, головки и днища поршня). Поэтому в первой части хода сжатия сжимаемое рабочее тело дополнительно нагревается от этих поверхностей. В этот период затрата внешней работы сопровождается получением теплоты от внешней среды и, следовательно, показатель политропы сжатия % больше показателя адиабаты В процессе сжатия с повышением температуры рабочего тела уменьшается относительное количество теплоты, получаемое от стенок, поэтому показатель политропы непрерывно понижается. В тот момент, когда средняя техмпература сжимаемого газа и средняя температура внутренних поверхностей камеры сгорания становятся равными, теплообмен прекращается, т. е. процесс сжатия в этот момент становится адиабатическим = к- , [c.127]

Особое место в поршневых машинах занимает конвективный теплообмен при горении топлива, что свойственно только двигателям внутреннего сгорания. Постараемся выяснить прежде всего причины, вызывающие турбулизацию массы газа при горении топлива в камере переменного объема. Многочисленные опыты, поставленные на различного рода двигателях, позволяют утверждать, что скорость сгорания в них достигает 30— 50 м сек. Особенностью сгорания топлива в дизелях является очаговость, возникающая в различных точках объема. Неупорядоченное сгорание приводит к хаотическому перемещению со значительными скоростями газовых частиц в объеме цилиндра. Распространение пламени в цилиндре обусловливает турбулизацию рабочего тела в нем. [c.62]

За последние годы разработан ряд горелочных устройств для сжигания природного газа, в основу которых положены новые принципы. Некоторые из этих устройств основаны на создании значительных скоростей выхода газо-воздушной смеси (выше 100 м/сек), что увеличивает конвективную составляющую в общем механизме теплопередачи от факела к металлу. Другие устройства используют, так называемый косвенный радиационный теплообмен (плоскопламенные горелки). Из большого числа горелочных устройств для сжигания природного газа, описанных в ряде руководств [1,24 и др.], ниже рассмотрены 1) вихревая плоскопламенная горелка 2) рекуператорная горелка для высокого подогрева воздуха, предназначенная для печей с высокой температурой рабочего пространства и в первую очередь безокислительного нагрева 3) горелка для нагрева металла атакующими потоками 4) многосопловая инжекционная горелка большой производительности 5) горелка с циклонными камерами сгорания. Помимо перечисленных горелок, практический интерес представляют горелки с электрическим подогревом газо-воздушной смеси, а также акустические горелки. [c.166]

При расчете теплообмена в топке важной характеристикой является теоретическая температура горения, под которой понимают адиабатическую температуру горения при существующем коэффициенте избытка воздуха в топке. Теоретическая температура горения — это та, которую можно получить при отсутствии теплообмена в топке, она является максимально возможной при сжигании данного топлива. Вследствие интенсивного лучистого теплообмена в топочной камере температура продуктов сгорания, естественно, всегда ниже. Наряду с теоретической температурой горения важным параметром, характеризующим работу топки, является температура газов, покидающих топку. Эта температура должна быть ниже размягчения золы данного топлива. Для большинства отечественных твердых топлив она составляет 1100°С. Снижение температуры в топке до этого значения достигается чаще всего установкой дополнительных трубчатых теплообменных поверхностей, которые называюгся экранами. [c.245]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...