КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Камера сгорания (КС) — устройство, в котором в результате сжигания топлива осуществляется повышение температуры рабочего тела. От конструкции камеры сгорания и организации в ней процесса сгорания зависят не только экономические и мощностные показатели двигателя, а также долговечность и надежность его работы.
В КС протекают два основных процесса: образование топливовоздушной смеси и сгорание этой смеси.
В процессе смесеобразования происходит подготовка смеси топлива с воздухом для обеспечения быстрого и полного ее сгорания. Качество смесеобразования — определяющий фактор протекания процесса сгорания, от которого зависят как скорость сгорания, а следовательно, и необходимая длина камеры сгорания, так и полнота сгорания, определяющая величину коэффициента полезного действия камеры сгорания. Неполное сгорание топлива не только снижает экономичность двигателя, но и способствует усиленному нагарообразованию, что вызывает преждевременный выход из строя жаровых труб из-за их перегрева в местах отложения нагара.
Состав топливовоздушной смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха, представляющим собой отношение количества воздуха, поступающего в камеру для сгорания 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха:
где а — коэффициент избытка воздуха;
|
1 — направляющие лопатки; 2 — фланец для установки форсунки; 3 — входной патрубок; 4 — штуцер для установки запальной свечи (на камерах № 2 и 6); 5 — фланец для пламяперебрасывающего патрубка; б —кожух камеры сгорания; 7—жаровая труба; 8 — фланец уплотнительных колец; 9 — корпус газосборника; 10 — переходный фланец; 11 — опорное кольцо; 12 — фланец соединительного патрубка камер сгорания; 13 — стакан подвески; 14 — конусная перегородка; 15 — завихритель; 16 — передняя перегородка; 17 — горловина заднего корпуса компрессора |
L — действительное количество воздуха, поступившего для сгорания 1 кг топлива;
Lq — теоретически минимально необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива.
Для полного сгорания 1 кг керосина теоретически необходимо =^14,6 кг воздуха.
В зависимости от действительного отношения количества воздуха к теоретически необходимому смесь может быть:
теоретической а=1; богатой ос< 1;
бедной а>1.
Слишком богатая смесь не воспламеняется из-за недостатка кислорода, а слишком бедная — вследствие малой концентрации паров топлива. Экспериментально установлено, что максимальная скорость сгорания топливовоздушной смеси обеспечивается при а = 0,8 — 0,9, однако наиболее полное сгорание получается при а = = 1,05…1,15. При этом температура в области горения достигает 2000 °С. Такую высокую температуру не способны выдержать существующие жаростойкие и жаропрочные материалы, из которых изготавливаются камеры сгорания. Поэтому зона горения в камере сгорания изолируется от стенок материала жаровой трубы путем подвода воздуха через специальные отверстия в ее стенках. Для этого весь воздух, поступающий в КС (рис. 90), разделяют на два потока: первичный, необходимый для сгорания всей массы топлива, и вторичный, который, обтекая жаровую трубу снаружи, охлаждает ее элементы и подмешивается к продуктам сгорания, снижая температуру газов на выходе из КС.
Первичный поток воздуха направляется непосредст^ венно в зону горения. Количество первичного воздуха составляет 35… 25% от общего расхода воздуха, чем обеспечивается а—1,05… 1,15 в зоне горения, а следовательно, и полное сгорание топлива.