Материал: Методические указания к выполнению лабораторной работы №3 «Экспериментальное получение и анализ характеристик камеры сгорания ГТД». Ефимочкин А.Ф., Москвичев А.В

Составители: д-р техн. наук, проф. А.Ф. Ефимочкин канд. техн. наук, А.В. Москвичев М.М. Федотов

УДК 621.9.04

Методические указания к выполнению лабораторной работы №3 «Экспериментальное получение и анализ характеристик камеры сгорания ГТД» по дисциплине «Общая теория авиационных и ракетных двигателей» специальности 160700.65, 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"; сост.

А.Ф. Ефимочкин, А.В. Москвичев, М.М. Федотов. Воронеж,

2015. 20 с.

В методических указаниях рассматривается устройство экспериментальной установки для исследования характеристик полноты сгорания основной камеры сгорания с целью получения экспериментальным путем характеристик полноты сгорания основной камеры сгорания и определения границ устойчивого горения топлива в камере сгорания..

Библиогр.: 2 назв. Ил. 6. Табл. 3

Рецензент: д-р техн. наук, проф. В.Д. Горохов Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук

проф. B.C. Рачук

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.

© ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет",2015

Лабораторная работа № 3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГТД

Цель работы

1.Изучение устройства экспериментальной установки для исследования характеристик полноты сгорания основной камеры сгорания.

2.Получение экспериментальным путем характеристик полноты сгорания основной камеры сгорания.

3.Определение границ устойчивого горения топлива

вкамере сгорания.

4.Визуальное изучение структуры потока в зоне обратных токов камеры сгорания.

Задание

1.Изучить: устройство лабораторной установки; расположение основных органов управления режимами работы турбины; измерительнуюаппаратуру.

2.Произвести расчет характеристик газовой турбины в табличной форме на основе полученных экспериментальных данных, приведенных в табл. 4.1 "Руководства к лабораторным работам".

3.Определить обработанные экспериментальные данные, необходимые для построения характеристики газовой турбины.

4.Пересчитать нормальные данных эксперимента в критериальные параметры и построить графики зависимостей:

5. По характеристикам ГТ в графической форме определить важнейшие параметры π*т.р и π*т.кр.

1

6. Проанализировать полученные результаты.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ВОПРОСА

В условиях эксплуатации основные камеры сгорания авиационных ГТД работают в широком диапазоне изменения режимных параметров, таких как коэффициент избытка

воздуха α, давление pк* и температура Tк* на входе в камеру

сгорания. Эти параметры оказывают существенное влияние на эффективность работы камер сгорания, оцениваемую

коэффициентом полноты сгорания ηг .

Организация процесса горения топлива в основных камерах сгорания ГТД основывается на следующих двух принципах:

-разделение всего потока воздуха на две части − зону горения и зону смешения;

-стабилизация пламени путем создания зоны обратных

токов.

Разделение потока воздуха на две части позволяет

обеспечить устойчивое горение топлива при значениях α, существенно более высоких, чем это возможно для однородной смеси.

Зона обратных токов обеспечивает интенсификацию испарения топлива и непрерывное воспламенение свежих порций топливо-воздушной смеси от горячих газов, текущих им навстречу.

Коэффициент избытка воздуха α характеризует состав топливо-воздушной смеси. Он определяется как отношение

действительного расхода воздуха Gв, поступающего в

камеру сгорания, к минимально необходимому для полного сгорания топлива, то есть как

2

α = Gв ,

GтL0

где L0 − теоретически необходимое количество

воздуха для полного сгорания единицы массы топлива. Коэффициент α характеризует режим работы камеры,

так как от него непосредственно зависят температура газа на выходе из камеры сгорания и полнота сгорания. При этом

наибольшая полнота сгорания (ηг.макс) достигается при оптимальном для данной камеры значении коэффициента

избытка воздуха (αопт ). При изменении режима полета или

режима работы двигателя значение α существенно изменяется, вследствие чего изменяется и полнота сгорания. Коэффициент α особенно сильно изменяется на переходных и неустойчивых режимах работы двигателя. Значительное изменение состава топливо-воздушной смеси может в течении короткого времени привести не только к резкому снижению полноты сгорания, но и к погасанию (срыву) пламени.

Снижение полноты сгорания при α<αопт объясняется

переобогащением топливо-воздушной смеси в зоне горения вследствие увеличения подачи топлива или уменьшения расхода воздуха, в результате чего (из-за недостатка кислорода) топливо в зоне горения сгорает не полностью и несгоревшая часть его выносится в зону смешения. А в зоне смешения (из-за пониженного значения температуры в ней) процесс горения практически прекращается. При значительном уменьшении

коэффициента α ( α<αмин − см. ниже рис. 5.1) происходит

чрезмерное переобогащение зоны горения. Это вызывает резкое снижение температуры газов в зоне обратных токов и погасание пламени ("богатый" срыв).

Увеличение α при α>αопт также приводит к снижению полноты сгорания из-за обеднения зоны горения.

3