Основные показатели работы камер сгорания ГТУ

Основные показатели работы
камер сгорания ГТУ
Основные показатели работы камер
сгорания
Тепловая мощность камеры, кВт
Тепловая мощность выражается количеством тепла,
которое выделяется в единицу времени при полном
сгорания топлива:
где: В - расход сжигаемого топлива, кг/с;
- низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг
Основные показатели работы камер сгорания
Объемная теплонапряженность , кВт/м3
характеризует эффективность использования объема:
где:
объем камеры сгорания, м3; принимается обычно равным
объему жаровой трубы.
Основные показатели работы камер сгорания
Возрастает массовый расход воздуха через камеру, а,
следовательно, и расход сжигаемого топлива. Поэтому при
оценке камер сгорания их объемную теплонапряженность
обычно берут относительно к давлению в камере сгорания:
где:
- давление на входе в камеру, МПа.
Потери энергия в камере сгорания состоят из тепловых потерь и потерь
давления.
Основные показатели работы камер сгорания
Потери энергии в камере сгорания
тепловые потери
потери давления
Тепловой к.п.д., камеры сгорания, учитывающий
все тепловые потери
где:
– потери теплоты от неполного сгорания топлива (химический
и физический недожог). У современных камер сгорания эти потери не
должны превышать 1…5 % общего расхода теплоты при работе на всем
диапазоне рабочих нагрузок и 1…3 % при работе на расчетной нагрузке;
– потери за счет отдачи теплоты, в окружающее пространство
нагретой поверхностью камеры и примыкающих к ней трубопроводов. Эти
потери обычно бывают не более 0,5 % расхода теплоты.
Основные показатели работы камер сгорания
В существующих камерах сгорания тепловой к.п.д.
при работе на расчетном режиме:

T
KC
 0,97...0,99
Полные потери давления в камере сгорания
гидравлические потери
Возникают без подвода теплота
в камере в результате потерь на
трение при прохождении
газового потока и местных
сопротивлений от завихрителей.
Эти потери определяются при
холодной продувке камеры
дополнительные потери
давления
Вызваны нагревом газа при
сгорании топлива в камере.
Плотность газа в этом случае
уменьшается, а скорость
газового потока увеличивается.
Основные показатели работы камер сгорания
Полные потери давления
Выражены в долях или % по отношению к давлению полного
торможения воздуха на входе в камеру
P 
- полная потеря давления в камере;
- полная потеря давлений полного торможения газа и воздуха
на выходе из камеры.
В современных конструкциях камер сгорания полные потери давления
обычно бывают в пределах V
= 1-3 %.
KC
Основные показатели работы камер сгорания
Давление полного торможения воздуха и газа:
статическое давление воздуха на входе и газа на выходе, МПа;
плотность воздуха и газа, кг/м3;
средние скорости воздуха во входном сечении и газа в выходном
сечения камеры, м/с.
Основные показатели работы камер сгорания
Потери давления в камере сгорания снижают к.п.д. ГТУ. Это можно
учесть с помощью аэродинамического к.п.д. камеры сгорания , который
обычно составляет
a
 KC
 0,98...0,99
Общий к.п.д. камеры сгорания можно выразить в
виде произведения теплового КПД и
аэродинамического КПД
 KC  
T
KC

a
KC
У современных камер сгорания общий КПД- 0,95…0,98%
Основные показатели работы камер сгорания
Общий коэффициент избытка воздуха в камере сгорания
GB

B  L0 
в современных ГТУ  = 4-8.
Рабочий процесс работы камеры сгорания, несмотря на кажущуюся
простоту, чрезвычайно сложен.
Сам процесс сжигания топлива во многом зависит от качества
подготовки топливовоздушной смеси и дальнейшего перемешивания
топлива и воздуха.
Чтобы процесс горения топлива в камере сгорания был устойчивым,
необходимо, чтобы скорость потока газовоздушной смеси численно
равнялась скорости горения.
При подаче газовоздушной смеси со скоростью, меньше
оптимальной, фронт горения будет смещаться в направлении подачи
смеси и произойдет проскок пламени.
Если скорость горения смеси будет меньше скорости подачи
газовоздушной смеси, то фронт горения смещается в сторону
смесительных окон и произойдет отрыв пламени.
Устойчивость горения топлива в камерах сгорания достигается с
помощью аэродинамической рециркуляции продуктов сгорания,
возникающей в камере за счет установки плохообтекаемых телрегистров (завихрителей потоков воздуха), что приводит к
образованию обратных токов продуктов сгорания, обеспечивающих
непрерывное поджигание свежих порций поступающего топлива.
Одновременно, с целью обеспечения надежного сжигания топлива в
камере сгорания, их горелочное устройство, как правило, снабжается
установкой дополнительных дежурных горелок, обеспечивающих
постоянное поджигание поступающего топлива.
Обычно корпуса камер сгорания оборудуются специальными
смотровыми окнами, что позволяет обслуживающему персоналу КС
дополнительно контролировать устойчивость процесса работы
камеры сгорания ГТУ.
Тепловая эффективность камеры сгорания оценивается
величиной КПД (ηкс), учитывающего потери от химической и
механической неполноты сгорания (ηпс), и потери от теплоотдачи с
поверхности камеры сгорания в окружающую среду (ΔQвн), сек:
 kc


Q
вн
  nc 1 
 ВQ
нр





Для прямоточных камер сгорания величина ηкc численно достаточно
высока и находится в пределах 0,97 … 0,98.