Рабочий процесс камер сгорания

Достаточно эффективно закрутку потока используют и при организации рабочего процесса камер сгорания газотурбинных двигателей, которые должны удовлетворять следующим требова- [c.30]

ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА КАМЕР СГОРАНИЯ И НЕУСТОЙЧИВЫЕ РЕЖИМЫ ИХ РАБОТЫ [c.64]

Важнейшей характеристикой рабочего процесса камеры сгорания является ее объемная теплонапряженность, т. е. количество тепла, вносимого в камеру топливом в единицу времени в единицу объема, отнесенное к единице давления рабочего тела [c.366]

I. Рабочий процесс камер сгорания [c.88]

Исследование элементарного явления или совокупности явлений, составляющих рабочий процесс в машине или аппарате или какую-либо стадию этого процесса, можно осуществить также с помощью физического или технического эксперимента. Такой эксперимент выполняется на специально созданной для этих целей экспериментальной установке, рабочий участок которой устроен так, что позволяет изменять и измерять важные для процесса параметры. Иногда в качестве рабочего участка используется элемент машины или аппарата (например, активная зона ядерного реактора, камера сгорания газотурбинного двигателя). [c.7]

Основными термодинамическими признаками различия поршневых ДВС и газотурбинных двигателей — ГТУ и РД являются особенности осуществления, в них круговых процессов. В поршневых двигателях основные процессы цикла (сжатие подвод теплоты, расширение) последовательно происходят в одном и том же замкнутом пространстве (система цилиндр — поршень), а в газотурбинных двигателях те же процессы непрерывно осуществляются в потоке рабочего тела, проходящего через отдельные последовательно расположенные элементы двигателя (компрессор, камера сгорания, турбина). [c.132]

Принципиальная схема. простой газотурбинной установки (ГТУ) изображена на рис. 10.8.а, а цикл, совершаемый рабочим телом, этой установки, в Т, s-диаграмме дан на рис. 10.8,6. Воздух из окружающей среды поступает в компрессор Ку где происходит необратимое адиабатное сжатие (процесс 1—2д). В камере сгорания КС в результате подвода теплоты температура рабочего тела повышается до Гз. Хотя давление в КС немного уменьшается, в настоящей работе так же, как и во всех курсах термодинамики, процесс 2—3 будем считать изобарным. В газовой турбине Т газ расширяется адиабатно необратимо (процесс 3—4д) и выбрасывается в окружающую среду. Давление за турбиной принимаем равным начальному давлению p4=pi. Часть мощности турбины расходуется на привод компрессора, а остальная часть преобразуется в электроэнергию в генераторе Г. [c.254]

В последние годы большое внимание привлекает к себе проблема непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую в так называемых плазменных генераторах (иначе магнитогидродинамических — МГД — генераторах). Если отнести рис. 4-32 к такому генератору, то процесс 1-2 — приготовление рабочего тела — плазмы — с подводом тепла к ней он происходит при температурах порядка 2 000—3 000° С процесс 2-3 — получение электрической энергии в плазменном генераторе. Другой способ осуществления процесса 2-3, т. е. получение полезной энергии в верхней ступени — обычный, в тепловом двигателе. В этом случае процесс 1-2 — горение топлива В камере сгорания с образованием рабочего тела (в зависимости от условий горения их температура также может достигать [c.194]

Современные газотурбинные установки в основном работают с изобарным подводом теплоты. Теоретически цикл с изобарным подводом теплоты (рис. 7.3, б, в) состоит из процесса адиабатного сжатия воздуха 1-2 в компрессоре 1 (см. рис. 7.3, а), изобарного подвода теплоты 2-3 в камере сгорания 2, процесса адиабатного расширения 3-4 продуктов сгорания в соплах 3, преобразования кинетической энергии струи газа на рабочих лопатках 4 и процесса отвода теплоты 4-1 от газа в окружающую среду при постоянном давлении р - [c.116]

Кроме необратимых потерь,- связанных с осуществляемыми процессами самим рабочим телом в цикле и учитываемых внутренним к. п. д., в реальной теплосиловой установке имеется ряд других потерь в ее элементах (например, потери теплоты во внешнюю среду Б камерах сгорания, паропроводах, на трение в подшипниках, в генераторе). Поэтому удельная работа 1 , переданная внешнему потребителю, меньше удельной работы, полученной в цикле. Отношение удельной действительной (полезной) работы 4 к удельному количеству затраченной теплоты называется эффективным к. п. д. установки [c.141]

Процесс адиабатического расширения рабочего тела в такой установке осуществляется последовательно в нескольких ступенях турбины, причем после расширения в каждой из ступеней рабочее тело подается в промежуточные камеры сгорания, где его температура за счет дополнительного сжигания топлива доводится до первоначальной. [c.403]

Термический КПД газотурбинной установки можно повысить, введя ступенчатый подогрев рабочего тела и ступенчатое сжатие воздуха в компрессоре с охлаждением его между ступенями (рис. 1.35, в). Воздух, всасываемый из атмосферы, сжимается адиабатно (процесс 1Г) в первой ступени компрессора и подается в теплообменник, где охлаждается при постоянном давлении (процесс ГГ ) до первоначальной температуры. После теплообменника сжатие воздуха продолжается (адиабата 1"2) во второй ступени компрессора. Сжатый воздух подогревается в теплообменнике-регенераторе (изобара 28) и поступает в камеру сгорания, в которой получа( т дополнительное количество теплоты (изобара 84) от горячего источника. [c.68]

Рабочее тело е параметрами состояния в точке 4 подается в первую ступень газовой турбины, где происходит адиабатный процесс расширения 44. Отработавшее в первой ступени рабочее тело вновь подается в камеру сгорания и подогревается (изобара 4 4") при подводе количества теплоты q . Во второй ступени газовой турбины рабочее тело расширяется (адиабата 4"5), после чего поступает в теплообменник-регенератор. [c.68]

Повышение удельной мощности ГТУ достигается в многоагрегатных ГТУ введением охлаждения рабочего тела в процессе сжатия или подогрева в процессе расширения. Возможно применение обоих этих способов в одной установке (рис. 4.24). Число промежуточных агрегатов, их удельные параметры и температурные условия могут быть различными. На рис. 4.24, а показана схема с тремя компрессорами 1, тремя турбинами б, двумя промежуточными воздухоохладителями 2, одной основной и двумя промежуточными камерами сгорания 5. Основное отличие ГТУ такой схемы (многокамерной) от однокамерной — значительно большая степень повышения давления в цикле, необходимая для получения высоких КПД и удельной мощности ГТУ. КПД многокамерной ГТУ всегда выше, чем однокамерной. [c.206]

Экономное расходование топлива имеет очень важное народнохозяйственное значение. На улучшение экономичности ДВС направлено совершенствование рабочего процесса, уменьшение механических потерь и потерь теплоты. В связи с этим получают распространение теплоизолирующие покрытия поверхностей деталей, образующих камеру сгорания. Поскольку в ДВС до 30% теплоты, введенной с топливом, отводится в охлаждающую среду, актуальной задачей является создание адиабатного двигателя. Эффективный КПД адиабатного двигателя может быть выше эффективного КПД обычного двигателя на 20 — 25%, так как кроме повышения эффективности работы поршневого [c.249]

Основными конструктивными элементами ТВД (рис. 6.4, а) являются вал воздушного винта 1, редуктор 2, воздухозаборник 3, компрессор 4, камера сгорания 5, турбина 6 и реактивное сопло 7 (выходное устройство в турбо-вальных ГТД). Рабочий процесс в ТВД принципиально не отличается от процесса в ТРД, однако в ТВД основная часть свободной энергии турбины используется для получения тяги винта. Перепад давлений в реактивном сопле значительно меньше, чем в ТРД, поэтому скорости истечения сравнительно невелики и реактивная тяга составляет всего от 10 до 25 % общей. [c.261]

Процессы смесеобразования и горения топлива в камерах сгорания. В камерах сгорания ВРД протекают реакции горения топлива, в результате которых высвобождается термохимическая энергия, расходуемая на повышение энтальпии рабочего тела (смеси воздуха и продуктов сгорания топлива). [c.271]

В заключение главы повторим,что разработка методов расчета рабочего процесса камер сгорания требует постановки сложных и многочисленных научных исследований и,хотя уже много сделано,впереди большое поле работы как для специалистов по каыераи сгорания,так в смежных областях - в теории струй и турбулентных течений. [c.162]

Основные токсичные вещества, являющиеся продуктами неполного сгорания топлива — окись углерода, сажа, углеводороды и альдегиды. У двигателей с внешним смесеобразованием, и частности бензиновых двигателя.х, наибольшая доля вредных выбросов приходится на окись углерода, в то время как у двигателей с внутренним смесеобразованием (дизелей) — на сажу. Это объясняется существенным различием организации процессов смесеобразования и сгорания. Если у двигателя с внешним с.месеобразованием процесс горения в цилиндре можно рассматривать как горение гомогенной смеси, то в цилиндрах. тизеля осуществляется гетерогенное сгорание, качества которого зависит от характеристик впрыска топлива, формы камеры сгорания, интенсивности смесеобразования и т. д. При организации малотоксичного рабочего процесса в дизеле необходимо обеспечить полное сгорание топлива по всему объему ка.меры сюрания, а у двигате.теп с внешним смесеобразованием оптимальное соотношение топлива и воздуха в смеси. [c.10]

Недостаток двигателей с форка-мерно-факельным зажиганием, сдерживающий его щирокое распространение — сложность систем приготовления смеси и газораспределения, повышенные газодинамические и тепловые потери из-за сложной конфигурации и болы) ой площади камеры сгорания. С точки зрения улучшения энергетических показателей рабочего процесса целесообразнее применение неразделенных камер сгорания. Расслоение заряда достигается направленной подачей обогащенной смеси к электродам свечи зажигания, а бедной смеси или даже воздуха — в периферийную зону (рис. 23). [c.46]

На рис. 18-16 изображена схема пульсирующего ВРД со сгоранием топлива при V onst. Сжатый воздух в диффузо[)е / направляется в камеру сгорания одновременно с ним в камеру подается и топливо. После ее заполнения клапаны 2, отделяющие диффузор от камеры, закрываются и производится воспламенение горючей смеси при помощи электрической искры. Процесс горения протекает быстро и в цикле изображается изохорой. По окоичапии сгорания смеси открывается сопловой клапан (на рис. не показал), происходит процесс pa uHipennn продуктов горения в сопле 4, из которого газы выбрасываются в атмосфе[)у. Затем рабочий процесс повторяется. [c.290]

На рис. 20-10 изображен Ц[1кл МГД установки в Ts-диаграмме. Компрессор сжимает воздух в процессе 1-2. Затем воздух подогревается в регенераторе (до точки d процесс 2-d). В камере сгорания происходит дальнейший нагрев рабочего тела до 2930—3030° С (точка Л). Пл. dSekd соответствует теплоте, выделившейся при сгорании топлива. Образовавшиеся газы из камеры вытекают в канал генератора электрического тока, проходя через сильное магнитное поле. За каналом генератора температура рабочего тела падает до значения в точке 4. В идеальном МГД генераторе [c.327]

Для авиационных двигателей следует добавить малые габаритные размеры и массу. Основными типами камер сгорания являются трубчатые, кольцевые и трубчато-кольцевые. В большинстве современных конструкций камер сгорания для повышения качества организации рабочего процесса используют закрутку потока с помощью центробежных фо унок, фронтовых устройств и воздушных завихрителей, устанавливаемых перед основной кольцевой зоной горения камер сгорания с двухступенчатым сжиганием топлива, обеспечиваюших сравнительно низкий уровень вредных выбросов. На рис. 1.10 показан вариант конструкции современной камеры сгорания. Разработка и доводка камер сгорания КС — трудоемкий процесс, пока не поддающийся достаточно надежному теоретическому расчетному обоснованию. Обычно в первичной зоне КС создается область интенсивно закрученного вихревого потока, что сопровождается некоторым падением давления, но обусловливает появление таких важных положительных моментов, как повышение эффективности сгорания устойчивая работа равномерное поле температуры легкий запуск пониженная эмиссия загрязняющих веществ сравнительно малая длина камеры. [c.32]

Успешный запуск вихревых горелок и воспламенителей, работающих на жидком топливе в основном определяется условиями в перфокамере и гарантируется рабочим диапазоном соотношения плошадей проходных сечений отверстия диафрагмы и соплового ввода. На рис. 7.10 показаны экспериментально полученные соотношения, позволяющие в процессе проектирования выбирать сочетание размеров и F , обеспечивающих стабильность запуска. Область устойчивого запуска офаничена линиями 7 и 2 Режимы, лежащие выше кривой 1 характеризуются пониженным давлением в перфорированной камере и, как следствие ухудшением процесса запуска. Нижняя фаница (кривая 2) зависимости рассчитанная в работе [И], определяет достижение критического режима истечения из отверстия диафрагмы. В полете фаница устойчивого запуска зависит от отношения давления на входе в воспламенитель к давлению в камере сгорания tiJ = Для [c.320]

На рис. 8.13 представлена принципиальная схема каскада высокого давления ГТД с организацией в подкамерном пространстве закрученного течения охладителя. Под камерой сгорания / расположен цилиндрический либо конический корпус вихревого энергоразделителя 2, куда из полости течения вторичного воздуха 3 камеры сгорания / подается часть вторичного воздуха. На охлаждение турбины, как следует из схемы течения, подаются закрученные приосевые массы газа, охлажденные в камере энергоразделения. Избыточное по сравнению с охлажденным потоком давление подогретого потока воздуха срабатывается в процессе охлаждения задней полости сопловой лопатки. Неизбежные утечки воздуха через осевой зазор за последним рабочим колесом турбины при их подкрутке в направлении вращения ротора используются на организацию дополнительного потока, вдуваемого в приосевую зону. [c.383]

Двигатели, работающие по циклу v = onst, практически работают при малых значениях е, а следовательно, имеют невысокие Т1 . Увеличения термического к. п. д. в двигателях можно достичь, если создать такой рабочий процесс, при котором бы про1[зводи-лось раздельное сжатие воздуха и топлива. Это позволило бы двигателю работать с высокими степенями сжатия е = 14-f-18. При этих степенях сжатия воздух, поступивший внутрь цилиндра, в конце сжатия имеет давление 30—40 бар и температуру, равную 500—800° С, которая обеспечивает надежное самовоспламенение н сгорание топлива. Топливо подается в камеру сгорания через форсунки в конце процесса сжатия. Ввод топлива осуществляется сжатым воздухом, подаваемым от компрессора под давлением 50— 60 бар. [c.157]

Совершенство процесса сжигаии5 топлива оценивается обычно отношением действительно переданной рабочему телу теплоты д к это отношение в паросиловых установках называют к. п. д. котельной, а в двигателях внутреннего сгорания — к. п. д. камеры сгорания и обозначают через [c.518]

В качестве рабочих тел тепловых двигателей), процесс подвода теплоты может быть приближен к изотермическому, если он будет состоять из чередующихся процессов подвода небольшого количества теплоты при р = onst с последующим адиабатным расширением в небольшом интервале давлений (рис. 15.3). Такой процесс может быть осуществлен, например, в газовой турбине при ступенчатом сжигании топлива с последующим расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. После расширения в одной из ступеней турбины рабочее тело подается в промежуточную камеру сгорания, где его температура за счет дополнительного сжигания топлива доводится до первоначальной. Чем больше таких ступеней и чем меньше расширение в каждой из ступеней, тем ближе кривая процесса, представляющая собой пилообразную линию, к изотерме. [c.524]

На рис. 17.42 в р — о-диаграмме изображен цикл воздушно-реактивного двигателя с подводом теплоты при V = onst. Процесс 12 соответствуе- сжатию воздуха в диффузоре при движении самолета. В состоянии, изображаемом точкой 2, камера сгорания разобщается клапаном с диффузором и происходит воспламенение топлива (при помощи электросвечи). Процесс 23 соответствует изохорическому подводу теплоты к рабочему телу при сгорании топлива. По окончании сгорания топлива открывается клапан, отделяющий камеру сгорания от выпускного сопла, и в процессе 34 продукты сгорания адиабатично расширяются в сопле. Процесс 41 условно соответствует выбросу в атмосферу и охлаждению в ней продуктов сгорания, происходящему при постоянном давлении, равном атмосферному. [c.570]

Стремление повысить термический КПД двигателя за счет увеличения степени сжатия привело к замене легковоспла-меняемой рабочей смеси негорючим рабочим телом. Был создан новый двигатель — дизель, в цилиндре которого сжимается чистый воздух до высокого давления, а топливная смесь вводится Б камеру сгорания специальным компрессором в конце процесса сжатия. Это позволило исключить преждевременное самовоспламенение смеси, что сдерживало повышение термического КПД в цикле Отто. Рабочая смесь воспламеняется от высокой температуры сжатого воздуха, намного превышающей температуру самовоспламеиения топлива. Топливо в цилиндр двигателя подается постепенно, а не сразу, что обусловливает его постепенное, а не мгновенное сгорание, При этом давление в цилиндре несколько повышается, но остается более или менее постоянным (р = onst) за счет постепенного увеличения объема камеры сгорания при движении поршня. [c.73]

Для однофазных рабочих тел, т. е. газов (напомним, что жидкости вследствие малого коэффициента теплового расширения нецелесообразно применять в качестве рабочих тел тепловых двигателей), процесс подвода теплоты может быть приближен к изотермическому, если он будет состоять из чередующихся процессов изобарического подвода небольшого количества теплоты с последующим адиабатическим расширением в небольшом интервале давлений (рис. 8.4). Такой процесс может быть осуществлен, например, в газовой турбине при ступенчатом сжигании топлива с последующим расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. После расширения в одной из ступеней турбины рабочее тело подается в промежуточную камеру сгорания, где его температура посредством дополнительного сжигания топлива доводится до первоначальной. Чем больше таких ступеней и чем меньше расширение в каждой из ступеней, тем ближе кривая процесса, представляющая собой пилообразную линию, к изотерл е. Аналогично процесс отвода теплоты путем многоступенчатого сжатия с промежуточным [c.512]

На рис. 1.62 и 1.63 изображен цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты. Он строится при следуюп1их допущениях. Рабочие тела — продукты сгорания и воздух — рассматриваются как одно рабочее тело — идеальный газ, который совершает цикл. Реальный процесс сжатия воздуха в компрессоре 1-2 рассматривается как обратимый адиабатный процесс сжатия идеального газа. Сжигание топлива в камере сгорания рассматривается как обратимый изобарный процесс 2-3 подвода теплоты к идеальному газу. Процесс расширения продуктов сгорания в турбине (истечение их из сопл) рассматривается как обратимый адиабатный процесс 3-4 расширения идеального газа. Наконец, реальный процесс охлаждения выходящих из турбин продуктов сгорания до температуры атмосферного воздуха рассматривается как обратимый изобарный процесс 4-1 отвода теплоты от идеального газа. В соответствии с указанными на рис. 1.63 обозначениями напишем выражение термического к. п. д. рассматриваемого цикла [c.90]

Совершенство процесса сжигания топлива оценивается обычно отношением действительно переданного рабочему телу тепла qi к q это отношение в паросиловых установках называется к. п. д. котельной (а в газовых двигателях — к. п. д. камеры сгорания) и обозначается через -пкот- [c.347]

В двигателях с дозвуковыми скоростями полета адиабатное сжатие воздуха происходит сначала в диффузоре (процесс 1Г, рис. 1.32, а) под воздействием набегающего потока воздуха, затем в компрессоре (процесс 1 2). Сжатый до давления рз воздух подается в камеры сгорания, где при постоянном давлении к нему подводится удельное количество теплоты (процесс 24). Из камер сгорания газ — рабочее тело — подается на лопатки газовой турбины, где частично расщиряется (процесс 44 ) без теплообмена с внешней средой. При этом турбина совершает положительную работу, численно равную площади 544 4" в гр-диаграмме, расходуемую компрессором на сжатие воздуха (площадь ГТ23). Дальнейшее адиабатное расширение газов (процесс 4 5) происходит в реактивном сопле до давления внешней среды (з очка 5). Г орячие выпускные газы после двигателя охлаждаются при давлении внешней среды, отдавая ей удельное количество теплоты q2 (процеее 51). [c.61]

В идеальном цикле прямоточного воздущно-реактивного двигателя процесс сжатия воздуха 12 (рис. 1.32, а) является адиабатным. Подвод теплоты дх происходит в камере сгорания при постоянном давлении (процесс 24), после чего в реактивном сопле с су-ществляется адиабатное расширение (процесс 45) до давления внешней среды. Процесс 51 отдачи теплоты от рабочего тела внешней среде — изобарный. Таким образом, диаграмма цикла прямоточного воздушно-реактивного двигателя по форме совпадает с диаграммой цикла турбореактивного двигателя. [c.62]

Подогретый воздух подается в камеру сгорания подогрев рабочего тела продолжается при постоянном давлении за счет теплоты q , переданной от горячего источника, т. е. теплоты, выделившейся при сгорании топлива (изобара 84). Затем газ расширяется адиабатно в газовой турбине (процесс 45), попадает в теплообменник и отдает теплоту воздуху при постоянном давлении в изобарном процессе 57. Дальнейшее изобарное охлаждение 71 прюис-ходит вне установки передачей теплоты внешней среде. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...