Для чего нужна камера сгорания
Камера сгорания
Содержание
Камеры сгорания ГТД
Типичная схема
Горячий газ занимает гораздо больший объем, чем горючая смесь, поступающая на вход в двигатель. Тем самым создается дополнительное давление, которое может двигать поршень или вращать турбину. Энергия также идет на создание дополнительной тяги при выходе газа из сопла.
Стехиометрическая камера
Форсажная камера
Для увеличения тяги в турбореактивном двигателе за турбиной можно поместить вторую, т.н. форсажную камеру сгорания, в которой газ может нагреваться до такой же температуры, как и в прямоточном воздушно-реактивном двигателе. Форсажная камера представляет собой цилиндрическую трубу с соплом регулируемого сечения на выходе.
Требования к камере сгорания ГТД
Камера сгорания — один из самых сложных элементов конструкции двигателя. В настоящее время она должна удовлетворять следующим десяти требованиям:
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Камера сгорания» в других словарях:
КАМЕРА СГОРАНИЯ — замкнутое пространство, предназначенное для сжигания топлива (газообразного, жидкого, твердого). Бывают периодического (напр., в поршневых двигателях внутреннего сгорания) и непрерывного действия (в газотурбинных и реактивных двигателях) … Большой Энциклопедический словарь
камера сгорания — – здесь сгорает горючка и толкает поршень. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
камера сгорания — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN burnerbnrfirebox … Справочник технического переводчика
камера сгорания — 3.1.26.1 камера сгорания (combustion chamber): Камера, внутри которой происходит сгорание газовоздушной смеси. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
камера сгорания — замкнутое пространство, полость для сжигания газообразного, жидкого или твёрдого топлива в двигателях внутреннего сгорания. Камеры сгорания бывают периодического действия (напр., в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в пульсирующих… … Энциклопедия техники
камера сгорания — Основная камера сгорания. камера сгорания газотурбинного двигателя устройство, в котором в результате сгорания топлива повышается температура поступающего в него воздуха (газа). Основная К. с. турбовинтового двигателя или турбореактивного… … Энциклопедия «Авиация»
камера сгорания — Основная камера сгорания. камера сгорания газотурбинного двигателя устройство, в котором в результате сгорания топлива повышается температура поступающего в него воздуха (газа). Основная К. с. турбовинтового двигателя или турбореактивного… … Энциклопедия «Авиация»
камера сгорания — замкнутое пространство, предназначенное для сжигания топлива (газообразного, жидкого, твёрдого). Бывают периодические (например, в поршневых двигателях внутреннего сгорания) и непрерывного действия (в газотурбинных и реактивных двигателях). * * * … Энциклопедический словарь
камера сгорания — degimo kamera statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kamera dujoms ar degalams deginti. Degimas vyksta periodiškai (stūmokliniuose vidaus degimo varikliuose) arba nuolatos (dujų turbinose). atitikmenys: angl. combustion chamber vok. Brennraum, f … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Камера сгорания — объём, предназначенный для сжигания газообразного, жидкого или твёрдого топлива. К. с. бывают периодического действия для поршневых 2 и 4 тактных двигателей внутреннего сгорания (См. Двигатель внутреннего сгорания) (ДВС), и непрерывного… … Большая советская энциклопедия
Камера сгорания двигателя
Содержание
Класификация
По принципу действия
Камеры сгорания непрерывного действия в свою очередь класифицируют:
По назначению
По направлению потока воздуха и продуктов сгорания
По конструктивных особенностях корпуса и жаровой трубы
Камеры сгорания периодического действия в свою очередь класифицируют:
По используемому топливу
По конструкции бензиновые камеры сгорания разделяют:
По конструкции дизельные камеры сгорания разделяют:
По способу смесеобразования
Камера сгорания непрерывного действия
Камера сгорания непрерывного действия относятся к числу важнейших узлов авиационных и космических двигательных установок, специальных и транспортных газотурбинных установок, которые находят широкое применение в энергетике, химической промышленности, на ж.-д. транспорте, морских и речных судах.
Принцип работы
Камера сгорания является узлом газотурбинного двигателя (ГТД), в котором происходит приготовление и сжигание топливовоздушной смеси. Для приготовления топливовоздушной смеси в камеру сгорания подводится через форсунки топливо и поступает воздух из компрессора. В процессе запуска двигателя поджог топливовоздушной смеси производится электрической искрой (или пусковым устройством), а при дальнейшей работе процесс горения поддерживается непрерывно вследствие контакта образующейся топливовоздушной смеси с раскаленными продуктами сгорания. Образовавшийся в камере сгорания газ направляется в турбину компрессора.
Устойчивость и совершенство процессов в камере сгорания в значительной степени обеспечивают надежную и экономичную работу газотурбинного двигателя.
Требования, предъявляемые к камере сгорания непрерывного действия
Камера сгорания периодического действия
Камера сгорания работающей на бензине
Конструкции камер сгорания автомобильных двигателей различны. У двигателей с верхним расположением клапанов применяют центральные камеры, а также камеры полуклинового и клинового типов. При нижнем расположении клапанов основной объем камеры сгорания смещен в сторону от оси цилиндра (Г-образная форма); такая конструкция камеры способствует усилению завихрения горючей смеси и улучшает смесеобразование. На современных двигателях широко применяют камеры сгорания полуклинового и клинового типов.
Широко применявшаяся ранее полуклиновая камера сгорания претерпевает в настоящее время изменения. Камера такой формы применяется у двигателей спортивных, гоночных автомобилей для достижения высокой удельной мощности. При использовании в головке цилиндра двух распределительных валов и большом угле развала клапанов можно разместить в головке цилиндра клапаны большого диаметра. При этом поверхность камеры сгорания по отношению к ее объему достаточно мала. Обеспечивается также хорошее втекание заряда через клапаны в цилиндр, поскольку ему не препятствуют стенки цилиндра или камеры сгорания. Впускной и выпускной каналы имеют небольшую длину и малую поверхность. Двигатели с такой камерой сгорания имеют довольно высокий КПД.
Камера сгорания дизельного топлива
У дизельных двигателях требования к форме камеры сгорания определяются процессом смесеобразования. Для создания рабочей смеси в них отводится очень малое время, так как почти сразу после начала впрыска топлива начинается сгорание, и остаток топлива подается уже в горящую среду. Каждая капля топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно быстрее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения.
Пленочное смесеобразование применяется в ряде конструкций камер сгорания, когда почти все топливо направляется в пристеночную зону. В центральную часть камеры сгорания попадает приблизительно 5–10% впрыскиваемого форсункой топлива. Остальная часть топлива распределяется на стенках камеры сгорания в виде тонкой пленки (10–15 мкм). Первоначально воспламеняется часть топлива, попавшая в центральную часть камеры сгорания, где обычно отсутствует движение заряда и устанавливается наиболее высокая температура. В дальнейшем, по мере испарения и смешения с воздухом, горение распространяется на основную часть топлива, направленную в пристеночный слой. При пленочном смесеобразовании требуется менее тонкое распыливание топлива. Применяют форсунки с одним сопловым отверстием. Давление впрыска топлива не превышает 17–20 МПа.
Пленочное смесеобразование по сравнению с объемным обеспечивает лучшие экономические показатели двигателя, упрощает конструкцию топливной аппаратуры.
Основным недостатком являются низкие пусковые свойства двигателя при низких температурах в связи с малым количеством топлива, участвующего в первоначальном сгорании. Этот недостаток устраняют путем подогрева воздуха на впуске или за счет увеличения количества топлива, участвующего в образовании начального очага сгорания.
Комбинированное смесеобразование получается при меньших диаметрах камеры сгорания, когда часть топлива достигает ее стенки и концентрируется в пристеночном слое. Другая часть капель топлива располагается во внутреннем объеме заряда. На поверхности камеры оседает примерно 50% топлива. При впуске в камере не создается вращательного движения заряда. Заряд приводится в движение при вытеснении его из надпоршневого пространства в камеру сгорания, и создается вихрь. Скорость движения заряда достигает 40–45 м/с.
Отличительной особенностью от пленочного смесеобразования является встречное движение струй топлива и заряда, вытесняемого из надпоршневого пространства, что способствует увеличению количества топлива, взвешенного в объеме камеры сгорания, и сближает процесс с объемным смесеобразованием. Форсунки применяют с распылителями, имеющими 3–5 сопловых отверстий
Камеры сгорания с обьемным смесеобразованием. В дизельных двигателях с такими камерами топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания форсункой с рабочим давлением 15–30 МПа, имеющей многодырчатые распылители (5–7 отверстий) с малым диаметром сопловых каналов (0.15–0.32 мм). Столь высокие давления впрыска применяются ввиду того, что в данном случае распыливание топлива и перемешивание его с воздухом достигается главным образом за счет кинетической энергии, сообщаемой топливу при впрыске. Для равномерного распределения топлива в камере форсунки таких двигателей часто выполняют с несколькими отверстиями.
Требования ко всем камерам сгорания двигателя
Основные требованиями для всех камер сгорания непрерывного действия являются:
Камера сгорания должна обеспечивать и поддерживать стабильное горение, несмотря на очень высокий расход воздуха. Для этого камеры сгорания тщательно спроектированы так, чтобы сначала смешивать и зажигать воздух и топливо, а затем подмешивать больше воздуха для завершения процесса сгорания. В ранних газотурбинных двигателях использовалась однокамерная камера сгорания, известная как камера сгорания. Сегодня существует три основных конфигурации: банка, кольцевая и канюльная (также называемая балкой, кольцевой трубкой, кольцевой). Камеры дожигания часто считаются еще одним типом камер сгорания.
Камеры сгорания играют решающую роль в определении многих рабочих характеристик двигателя, таких как топливная эффективность, уровни выбросов и переходная характеристика (реакция на изменение условий, таких как расход топлива и скорость воздуха).
СОДЕРЖАНИЕ
Основы
Камера сгорания в газовой турбине предназначена для добавления энергии в систему для питания турбин и получения газа с высокой скоростью для выпуска через сопло в самолетах. Как и в случае любой другой инженерной задачи, для решения этой задачи необходимо уравновесить многие конструктивные соображения, например следующие:
История
Составные части
Корпус представляет собой внешнюю оболочку камеры сгорания и представляет собой довольно простую конструкцию. Кожух обычно не требует особого ухода. Корпус защищен от тепловых нагрузок за счет проходящего в нем воздуха, поэтому тепловые характеристики не вызывают особого беспокойства. Однако кожух служит сосудом высокого давления, который должен выдерживать разницу между высоким давлением внутри камеры сгорания и более низким давлением снаружи. Эта механическая (а не тепловая) нагрузка является определяющим фактором конструкции корпуса.
Горловина является продолжением купола (см. Ниже), который действует как разделитель воздуха, отделяя первичный воздух от вторичных воздушных потоков (промежуточного, разбавляющего и охлаждающего воздуха; см. Раздел « Пути воздушных потоков » ниже).
Купол и завихритель являются частью камеры сгорания, через которую проходит первичный воздух (см. Пути воздушного потока ниже), когда он входит в зону сгорания. Их роль заключается в создании турбулентности в потоке для быстрого смешивания воздуха с топливом. Ранние камеры сгорания, как правило, использовали купола с обтекаемым корпусом (а не завихрители), в которых использовалась простая пластина для создания турбулентности в следе для смешивания топлива и воздуха. Однако большинство современных конструкций имеют стабилизацию завихрения (используйте завихрители). Завихритель создает локальную зону низкого давления, которая заставляет некоторые продукты сгорания рециркулировать, создавая высокую турбулентность. Однако чем выше турбулентность, тем выше будет потеря давления в камере сгорания, поэтому купол и завихритель должны быть тщательно спроектированы так, чтобы не создавать большей турбулентности, чем необходимо для достаточного смешивания топлива и воздуха.
Топливная форсунка отвечает за подачу топлива в зону сгорания и вместе с завихрителем (вверху) отвечает за смешивание топлива и воздуха. Есть четыре основных типа топливных форсунок; форсунки для распыления под давлением, продувки воздухом, испарения и предварительного смешивания / предварительного испарения. Топливные форсунки с распылением под давлением полагаются на высокое давление топлива (до 3400 килопаскалей (500 фунтов на кв. Дюйм)) для распыления топлива. Этот тип топливной форсунки очень прост, но имеет ряд недостатков. Топливная система должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать такое высокое давление, а топливо имеет тенденцию к неоднородному распылению, что приводит к неполному или неравномерному сгоранию с большим количеством загрязняющих веществ и дыма.
Форсунки предварительного смешивания / предварительного испарения работают путем смешивания или испарения топлива до того, как оно достигнет зоны сгорания. Этот метод позволяет очень равномерно смешивать топливо с воздухом, уменьшая выбросы из двигателя. Одним из недостатков этого метода является то, что топливо может самовоспламеняться или иным образом сгорать до того, как топливно-воздушная смесь достигнет зоны сгорания. В этом случае можно серьезно повредить камеру сгорания.
Пути воздушного потока
Это основной воздух для горения. Это сильно сжатый воздух из компрессора высокого давления (часто замедляемый через диффузор), который подается через основные каналы в куполе камеры сгорания и первый набор отверстий в гильзе. Этот воздух смешивается с топливом, а затем сжигается.
Может
Камеры сгорания банок представляют собой автономные цилиндрические камеры сгорания. Каждая «канистра» имеет свою топливную форсунку, воспламенитель, гильзу и кожух. Первичный воздух из компрессора направляется в каждую канистру, где он замедляется, смешивается с топливом и затем воспламеняется. Вторичный воздух также поступает из компрессора, где он подается за пределы гильзы (внутри которой происходит горение). Затем вторичный воздух подается, обычно через прорези в гильзе, в зону сгорания для охлаждения гильзы с помощью тонкопленочного охлаждения.
Канюльный
Кольцевой
Двойная кольцевая камера сгорания
Выбросы
Одним из движущих факторов современной конструкции газовой турбины является сокращение выбросов, а камера сгорания вносит основной вклад в выбросы газовой турбины. Вообще говоря, существует пять основных типов выбросов газотурбинных двигателей: дым, двуокись углерода (CO 2 ), окись углерода (CO), несгоревшие углеводороды (UHC) и оксиды азота (NO x ).
В первую очередь дымность снижается за счет более равномерного смешивания топлива с воздухом. Как обсуждалось выше в разделе о топливных форсунках, современные топливные форсунки (например, воздушные форсунки) равномерно распыляют топливо и устраняют локальные карманы с высокой концентрацией топлива. Большинство современных двигателей используют эти типы топливных форсунок и по сути бездымны.
Как и CO, в зоне горения образуются оксиды азота (NO x ). Однако, в отличие от CO, он больше всего образуется в условиях наибольшего потребления CO (высокая температура, высокое давление, длительное время пребывания). Это означает, что в целом сокращение выбросов CO приводит к увеличению NO x и наоборот. Это означает, что наиболее успешное сокращение выбросов требует сочетания нескольких методов.
Форсаж
Как и в случае с основной камерой сгорания в газовой турбине, камера дожигания имеет как корпус, так и футеровку, которые служат той же цели, что и их основные камеры сгорания. Одно из основных различий между основной камерой сгорания и камерой дожигания заключается в том, что повышение температуры не ограничивается секцией турбины, поэтому камеры дожигания имеют тенденцию иметь гораздо более высокий рост температуры, чем основные камеры сгорания. Еще одно отличие состоит в том, что камеры дожигания не предназначены для смешивания топлива с первичными камерами сгорания, поэтому не все топливо сгорает в секции дожигания. Форсажные камеры также часто требуют использования пламегасителей, чтобы скорость воздуха в форсажной камере не позволяла выдувать пламя. Часто это обрывистые тела или «клиновидные желоба» непосредственно за топливными форсунками, которые создают локальный низкоскоростной поток так же, как купол в основной камере сгорания.
Ramjets
камера сгорания
Полезное
Смотреть что такое «камера сгорания» в других словарях:
КАМЕРА СГОРАНИЯ — замкнутое пространство, предназначенное для сжигания топлива (газообразного, жидкого, твердого). Бывают периодического (напр., в поршневых двигателях внутреннего сгорания) и непрерывного действия (в газотурбинных и реактивных двигателях) … Большой Энциклопедический словарь
камера сгорания — – здесь сгорает горючка и толкает поршень. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
камера сгорания — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN burnerbnrfirebox … Справочник технического переводчика
камера сгорания — 3.1.26.1 камера сгорания (combustion chamber): Камера, внутри которой происходит сгорание газовоздушной смеси. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Камера сгорания — Схема работы 4 тактного двигателя внутреннего сгорания Камера сгорания объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твердого… … Википедия
камера сгорания — Основная камера сгорания. камера сгорания газотурбинного двигателя устройство, в котором в результате сгорания топлива повышается температура поступающего в него воздуха (газа). Основная К. с. турбовинтового двигателя или турбореактивного… … Энциклопедия «Авиация»
камера сгорания — Основная камера сгорания. камера сгорания газотурбинного двигателя устройство, в котором в результате сгорания топлива повышается температура поступающего в него воздуха (газа). Основная К. с. турбовинтового двигателя или турбореактивного… … Энциклопедия «Авиация»
камера сгорания — замкнутое пространство, предназначенное для сжигания топлива (газообразного, жидкого, твёрдого). Бывают периодические (например, в поршневых двигателях внутреннего сгорания) и непрерывного действия (в газотурбинных и реактивных двигателях). * * * … Энциклопедический словарь
камера сгорания — degimo kamera statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kamera dujoms ar degalams deginti. Degimas vyksta periodiškai (stūmokliniuose vidaus degimo varikliuose) arba nuolatos (dujų turbinose). atitikmenys: angl. combustion chamber vok. Brennraum, f … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
Камера сгорания — объём, предназначенный для сжигания газообразного, жидкого или твёрдого топлива. К. с. бывают периодического действия для поршневых 2 и 4 тактных двигателей внутреннего сгорания (См. Двигатель внутреннего сгорания) (ДВС), и непрерывного… … Большая советская энциклопедия
Устройство системы питания автомобиля
Камеры сгорания
Существует несколько типов конструкций камер сгорания дизельных двигателей, каждая из которых призвана обеспечить наиболее эффективный вихревой поток.
Виды конструкций камер сгорания:
Камера сгорания с прямым впрыском
В камере сгорания с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно у закрытого конца цилиндра. Давайте рассмотрим подробнее схему камеры сгорания открытого типа.
При подъеме поршня воздух заходит в выемку и перемещается примерно так, как изображено на рисунке. Когда поршень находится в ВМТ, это движение еще больше ускоряется благодаря завихрению поршня между поршнем и головкой. Горизонтальное или вращающееся завихрение может быть получено путем использования завихрителя на впускном клапане.
Комбинация двух вихревых потоков создает «круговорот» воздуха в выемке и обеспечивает необходимую подачу кислорода в область горения.
Камера сгорания с непрямым впрыском
При непрямом впрыске может впрыск более равномерный, за счет этого необходимо меньшее давление впрыска. Непрямой впрыск обеспечивает работу двигателя в большом диапазоне оборотов.
Фирма Ricardo Comet сконструировала большинство камер сгорания с непрямым впрыском. В камерах непрямого впрыска имеется вихрекамера, которая соединяется каналом с главной камерой. Благодаря этому конструкция позволяет работать с более высокими температурами.
При такте сжатия нагнетание воздуха происходит через канал вихрекамер. В быстро движимую массу воздуха происходит впрыск топлива, после чего оно распыляется на мельчайшие частички. После горения в вихревой камере уже горящее топливо с несгоревшим топливом поступает в основную камеру сгорания, которая находится в днище поршня. При увеличении времени впрыска для поддержания необходимой мощности двигателя, основная часть топлива, впрыскиваемая уже в конце периода впрыска, тщательно смешивается с воздухом в основной камере и уже потом загорается. Благодаря этому период горения может продолжаться в течении длительного времени до тех пор, пока топливу не будет хватать кислорода для горения. С этого момента начнет появляться черный смог. Он показывает максимум топлива, которое может быть впрыснуто для работы двигателя с максимальной мощностью и без потери экономичности.