Гидравлический расчет камеры сгорания

Существующие методы расчета камер сгорания в основном базируются на экспериментальных данных, и позволяют лишь ориентировочно определить их размеры. Камеры сгорания различных ГТД существенно отличаются друг от друга, но имеют общие принципы организации рабочего процесса, что позволяет пользоваться единой методикой для определения их основных размеров и соотношений.

Камеры сгорания можно подразделить на три основных типа ( рис. 6 ): а) индивидуальные или трубчатые, б) трубчато - кольцевые, и в) кольцевые, из которых последние два типа в последнее время получили наибольшее распространение.

Трубчато – кольцевая камера сгорания по сравнению с кольцевой более удобна в эксплуатации ( облегчен ее осмотр и замена жировых труб ) проще в доводке и изготовлении и имеет большую жесткость конструкции из – за наличия жировых труб. В свою очередь, кольцевая камера сгорания имеет меньшие габариты и массу, гидравлические потери в ней ниже. Меньшая поверхность кольцевой жаровой трубы требует меньше воздуха для охлаждения, после температур в окружном направлении более равномерно.

При определении основных габаритных размеров камеры сгорания используются статистические данные по выполненным конструкциям. Рядом величин задаются. По статистическим данным величину скорости в сечении жаровой трубы выбирают в пределах 25 – 30м/с, для трубчато – кольцевых и 20 – 25м/с для кольцевых камер. При больших значениях скорости возрастает гидравлическое сопротивление камеры и снижается коэффициент полноты сгорания , что нежелательно.

Площадь кольцевого канала камеры сгорания, образованного наружным и внутренним кожухами, определяется по формуле

( 57 )

где: - площадь поперечного сечения кольцевого канала камеры сгорания;

- средняя скорость воздуха в камере сгорания в сечении

- плотность воздуха на входе в камеру сгорания.

Внутренний диаметр кожуха камеры сгорания должен быть таким, чтобы обеспечивалось размещение опор подшипников, вала двигателя и корпусных деталей.

Относительный внутренний диаметр камеры сгорания обычно лежит в пределах

( 58 )

Наружный диаметр камеры сгорания обычно несколько больше или равен наружному диаметру турбины. Для определения можно пользоваться следующим соотношением

( 59 )

причем меньшие значения коэффициента следует выбирать для высоконагруженных турбин, когда

Внутренний диаметр камеры сгорания находится по формуле

( 60 )

при этом необходимо, чтобы соблюдалось условие ( 58 ).

В трубчато – кольцевых камерах сгорания центры жаровых труб располагаются на окружности, диаметр которой приближенно определяется по формуле

( 61 )

Диаметры жаровых труб определяется соотношением

( 62 )

исло жаровых труб ориентировочно определятся по формуле

( 63 )

В кольцевых камерах сгорания жаровая труба располагается симметрично относительно окружности, делящей площадь на две равные части. Диаметр этой окружности определяется по формуле ( 61 ). Проходное сечение жаровой трубы связано с соотношением

( 64 )

Это соотношение используется для определения расстояния по радиусу между внешней и внутренней стенками жаровой трубы

( 65 )

Характерными размерами камеры сгорания являются ( рис. 1 ) длины камеры сгорания и жаровой трубы В рассматриваемых ТРД

м ; ( 66 )

м. ( 67 )

При этом длина жаровой трубы выбирается тем меньше, чем меньше скорость и выше температура воздуха на ее входе, чем меньше температура газа на ее выходе и чем лучше организовано в ней смешение топлива с воздухом.