Жаровая труба камеры сгорания Советский патент 1990 года по МПК F23R3/16 

Изобретение относится к турбостроению, в «астности к жаровым трубам камеры сгорания.

Цель изобретения - повышение надежности работы камеры при форсировании рабочих параметров на входе в нее,

На фиг. 1 представлена жаро вая труба камеры сгорания, продольный разрез; на фиг. 2 - жаровая труба с перфорированным цилиндром, продольный разрез; на фиг. 3 - жаровая труба с испарителем, имеющим входной цилиндрический участок, продольный разрез.

Жаровая труба камеры сгорания содержит фронтовое устройство с испарителем 1, выполненным в виде диффузора, открытого в жаровую трубу 2, завихритель 3, размещенный на входе в испаритель 1, и топливную форсунку 4. Жаровая труба 2 снабжена диском 5, установленным на входе в испаритель 1 с образованием кольцевой чели 6, форсунка 4 размещена перед диском 5, а испаритель 1 выполнен перфорированным отверстиями 7. Кроме того, фронтовое устройство снабжено перфорированным (отверстиями 8) цилиндром 9, установленным между форсункой 4 и диском 5 и контактирующим с последним по торцу. Испаритель 1 снабжен входным цилиндрическим участком 10, образующим с перфорированным цилиндром 9 кольцевой канал 11, а завихритель 3 установлен в последнем.

сл ел со J

со

00

Камера сгорания работает следующим фбразом.

В испаритель 1 жаровой трубы 2 че- ез завихритель 3 подводится воздух (авихритель 3 формирует закрученный воздушный поток, который выходит из него через кольцевую щель 6 в испари- teль 1. Топливо из топливной форсунки 4 подается в виде струи на торцо- йую поверхность диска 5. Топливная фтруя, соприкасаясь с торцовой по- керхностью диска 5, дробится на капли которые уносятся воздушным потоком la счет действия центробежных сил кап ли топлива попадают на поверхность испарителя 1 и формируют топливную пленку. Топливная пленка движется по шутренней поверхности испарителя 1 иод действием спутного воздушного по- тока, поступающего из щели 6. За счет закручивания потока давление в парителе 1 со стороны его внутрен- ей поверхности превосходит давление жаровой трубе 2. Под действием эникающей разности давлений часть оплива и воздуха выходит через отверстия 7 перфорации. При этом воз- ух дробит топливо на мелкие капли, фбразуя в зоне трубы 2 струи топли- о-воздушной смеси. Струи создают с наружной стороны испарителя 1 рециркуляционное течение.

Размещение завихрителя 3 в сечени ф наименьшим диаметром испарителя 1 Обеспечивает наибольшую скорость за- врученного потока в щели 6, а следовательно, и наибольшую центробежную филу в этом сечении. За счет этого #се распыленное о поверхность диска 1гопливо осаждается на внутреннюю поверхность испарителя 1 и создается хорошая равномерность распределения Топлива, по периметру испарителя 1 Начиная с его входа.

Испаритель 1, выполненный в виде диффузора, обеспечивает внезапное расширение на пути закрученного пото Жа. Это приводит к формированию мощ- його рециркуляционного течения, выходящего за область испарителя 1.

Отверстия 7 в испарителе 1, чере з Которые выходят топливовоздушные струи, обеспечивают отсасывание пограничного слоя, позволяют создать на внутренней поверхности испарите- т 1 ламинарно-волновой режим течени Топливной пленки и исключают брызго- унос.

0 5

5

0

5

0

5

0

Процесс горения локализуется в зоне за испарителем 1, Продукты сгорания из зоны горения рециркулируют к диску 5, где интенсивно смешиваются с поступающим из завихрителя 3 воздухом и обогревают топливную пленку за счет конвективного теплообмена с ней. Продукты сгорания, образуемые в зоне за стенкой испарителя 1, двигаются около него и передают тепло топливной пленке через его поверхность. Таким образом, организован двусторонний обогрев топливной пленки, позволяющий испарить большее количество топлива на меньшей поверхности и эффективно использовать поверхность испарителя 1 .

Для улучшения равномерности распределения топлива по периметру испарителя 1 внутри завихрителя 3 устанавливают цилиндр 9 (фиг. 2 и 3). При этом часть воздуха, поступающая в жаровую трубу 2, подается в кольцевой канал 11. Топливная струя, выходящая из топливной форсунки 4, дробится о торцовую поверхность цилиндра 9. Капли топлива подхватываются воздушным потоком и выносятся через отверстия 8 в цилиндре 9, образуя при этом топ- ливовоздушные струи. Используя для дробления топлива, помимо кинетической энергии топливной струи, также энергию воздушного потока, можно получить более мелкое и равномерное распределение топливных капель по периметру испарителя 1 и обеспечить еще большую равномерность топливной пленки внутри испарителя 1.

Кроме того, цилиндр 9 устраняет рециркуляционное течение внутри завихрителя 3 и еще больше повышает надежность работы камеры при форсировании рабочих параметров воздуха и топлива на входе в камеру.

При выполнении камеры сгорания наибольший эффект может быть получен с учетом следующего.

Для орошения топливом всей поверхности испарителя 1 необходимо, чтобы поверхность диска 5 была расположена внутри завихрителя 3 до входа в испаритель 1. В противном случае топливная пленка не покрывает всю внутреннюю поверхность испарителя 1.

Отверстия 7 лучше выполнять во второй половине длины испарителя 1 по ходу воздуха. При этом достигается большая гомогенизация топливоздушных

струй за счет испарения топлива в первой половине длины испарителя 1.

При существовании неоднородностей ВОЗДУШНОГО потока на входе в камеру сгорания для демпфирования этих неоднородностей и получения струйного течения на выходе отверстий 8 целесообразно выполнять внутренний канал цилиндра 9 конфузорным (фиг.З) так, чтобы минимальная площадь его проходного сечения была больше суммарной площади отверстий 8. При выборе длины канала цилиндра 9 и расположения топливной форсунки 4 по отношению к торцовой поверхности диска 5 рекомендуется учитывать следующее. Топливная струя, выходящая из форсунки 4, должна обладать достаточной кинетической энергией при соприкосновении с диском 5 для обеспечения дробления топлива на капли. Кроме того, длина пути рикошетируемого топлива должна быть меньше длины внутреннего канала цилиндра 9.

Изобретение может быть использовано как в кольцевых, так и в трубчатых камерах сгорания.

Предлагаемое выполнение жаровой трубы камеры сгорания позволяет уменьшить количество вредных веществ в продуктах сгорания и повысить на.5

дежность ее работы при форсировании рабочих параметров на входе в камеру.

Формула изобретения

1.Жаровая труба камеры сгорания, содержащая фронтовое устройство с испарителем, выполненным в виде диффузора, открытого в жаровую трубу, за- вихритель, размещенный на входе в испаритель, и топливную форсунку, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы камеры при форсировании рабочих параметров на входе в нее, она снабжена диском, установленным на входе в испаритель с образованием кольцевой щели, форсунка размещена перед диском, а испаритель выполнен перфорированным.

2.Труба по п. отличающаяся тем, что фронтовое устройство снабжено перфорированным цилиндром, установленным между форсункой и диском и контактирующим с последним по торцу.

3.Труба по п. 2, о тлич а ю- щ а я с я тем, что испаритель снабжен входным цилиндрическим участком, образующим с перфорированным цилиндром кольцевой канал, а завихритель установлен в последнем.

Изобретение относится к турбостроению и позволяет повысить надежность работы камеры при форсировании рабочих параметров на входе в нее. Это достигается тем, что в жаровой трубе, имеющей испаритель 1, выполненный в виде диффузора, открытого в жаровую трубу, завихритель 3, размещенный на входе в испаритель и топливную форсунку 4, дополнительно установлен на входе в испаритель диск 5 с образованием кольцевой щели 6, форсунка 4 размещена перед диском 5, а испаритель выполнен перфорированным. Кроме того, устройство снабжено перфорированным цилиндром 9, установленным между форсункой и диском и контактирующим с последним по торцу. Такое выполнение позволяет организовать рециркуляционные зоны как внутри испарителя, так и за его стенкой, обеспечить устойчивую пелену топливной пленке на внутренней поверхности испарителя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Фиг.2

J