Улучшение эффективности сгорания топлива в камере газотурбинного двигателя через конструктивные модификации.

Введение 6
1.Общая часть…………………………………………………………………………………….7

1.1. Аналитическая часть 7
1.1.1. Основные требования, предъявляемые к камерам сгорания ГТД 7
1.1.2. Основные принципы организации рабочего процесса камеры сгорания ГТД 12
1.1.3. Элементы конструкции основных камер сгорания ГТД 23
1.1.4. Отказы и дефекты камер сгорания, и некоторые конструктивные мероприятия по повышению надежности работы камер 32

1.2 Проектная (основная) часть…………………………………………………………….37
1.2.1 Регулируемые параметры и регулирующие факторы ГТД 37
1.2.2 Разработка рекомендаций по конструктивным доработкам камеры сгорания ГТД для повышения устойчивости горения топлива 41

2.Специальная часть………………………………………………………………………… 45
2.1 Расчёт расширения диапазона устойчивой работы КС ГТД…………………………..45
2.2 Расчёт повышения устойчивости (сгорания) горения топлива в КС ГТД за счёт
регулирования параметров………………………………………………………………………49

3. Техническая эксплуатация самолёта……………………………………………………57

3.1. Особенности КС в ГТД самолётов ………………………………………………………57

3.2. Показатели надёжности КС………………………………………………………………62

3.3. Оценка показателей надёжности Камеры сгорания в авиации………………………..63

4. Безопасность жизнедеятельности при реализации проекта 66
4.1 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 66
4.2 Расчет степени загрязнения воздуха двигателями ПС-90А 68




5. Технико-экономическое обоснование проекта…………………………….……………71
5.1 Экономическое обоснование повышение устойчивости (сгорания) горения топлива в КС ГТД за счёт конструктивных доработок элементов КС ТРДД ПС-90А………………71
5.2 Определение экономического эффекта от повышения устойчивости (сгорания) горения
топлива в КС ГТД за счёт конструктивных доработок элементов КС ТРДД ПС-90А…….72
5.1.1 Сокращение расхода топлива 72
5.2 Определение показателей сравнительной экономической эффективности 73

6. Безопасность и экологичность проекта
6.1 Экологичность проекта……………………………………………………………………79
6.2 Экологические проблемы в ГА…………………………………………………………...81

Заключение 83
Список использованных источников 84

Весь текст будет доступен после покупки

Ужесточение экологических требований ИКАО (Международной ор-ганизации гражданской авиации) по вредным выбросам от авиационных двигателей, делают необходимым поиск путей повышения устойчивости (горения) сгорания топлива в малоэмиссионных камерах сгорания ГТУ за счет конструктивных изменений элементов камеры сгорания.
Дело в том, что при разработке и модернизации камер сгорания (КС) современных газотурбинных установок (ГТУ) в контексте реализации принципов низкоэмиссионных камер сгорания для перспективных ГТУ, приходится одновременно решать несколько внутренне противоречивых задач, из которых определяющей является организация устойчивого про-цесса сгорания с низкой эмиссией NOx на рабочих режимах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Аналитическая часть

1.1. Основные требования, предъявляемые к камерам сгорания ГТД

Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя является сложным и ответственным узлом, от степени совершенства которого во многом зависят основные данные всего двигателя, его надежность и ре-сурс.
Основное назначение камеры сгорания - преобразование химической энергии топлива (керосина) в тепловую, в результате чего температура воздуха в камере сгорания возрастает от значения температуры за ком-прессором до температуры на входе в турбину.
Сгорание топлива происходит в жаровой трубе, которая является основным элементом камеры сгорания.
Условно рабочий процесс в камере сгорания можно разделить на не-сколько элементарных процессов [1-4].
Исходным процессом в камере сгорания является смесеобразование.
Его назначение - создать горючую топливовоздушную смесь в объе-ме жаровой трубы.
Двухфазная смесь поступает в зону стабилизации и поджигания, где смесеобразование и горение протекают параллельно.
В современных камерах процесс горения завершается в сечении жа-ровой трубы, где коэффициент избытка воздуха составляет 1,5...1,8.
Этот объем жаровой трубы условно называют зоной горения.
Остальная часть жаровой трубы называется зоной смешения, а воз-дух, подводимый в неё - смесительным.
В этом объеме происходит разбавление горячего газа зоны горения до температуры на входе в турбину, а коэффициент избытка воздуха воз-растает.
По общей компоновке на двигателе можно выделить три наиболее типичные схемы камеры:
- индивидуальную или трубчатую;
- трубчато-кольцевую или блочную;
- кольцевую.
В настоящее время наиболее распространены кольцевые камеры сгорания.
На рисунке 1.1 приведена принципиальная схема кольцевой камеры сгорания.



Рисунок 1.1 - Схема камеры сгорания: 1 - диффузор камеры сгорания; 2 - безотрывная часть диффузора; 3 - фронтовое устройство; 4 -основные от-верстия зоны горения; 5 - зона горения; 6 - отверстия зоны смешения; 7 - зона смешения (газосборник); 8 – наружный кольцевой канал; 9 - внутрен-ний. кольцевой канал

Воздух из-за компрессора подводится к жаровой трубе через пред-камерный диффузор и кольцевые каналы, образованные наружным и внутренним корпусами камеры сгорания и стенками жаровой трубы.
Подвод воздуха в жаровую трубу осуществляется через фронтовое устройство, где обычно расположены форсунки для впрыска топлива, и

воздухоподводящие отверстия в боковых стенках.
Размеры жаровой трубы, распределение топлива и воздуха по её объему, геометрия диффузора, кольцевых каналов и площадь воздухопод-водящих отверстий определяют (при заданных термодинамических и кон-структивных параметрах) совершенство её характеристик.
Камера сгорания основного контура авиационного ГТД должна обеспечить
1. Устойчивую работу (без погасания и вибрационного горения) во всем эксплуатационном диапазоне по составу топливовоздушной смеси от значений коэффициентов избытка воздуха ?min до ?max (в том числе при резком сбросе топлива) и при изменении параметров от минимального до максимального значения.
В зависимости от режима работы двигателя, высоты и скорости по-лета ЛА давление воздуха на входе в камеру меняется от десятых долей атмосферы (при высотном запуске) до десятков атмосфер (при взлете и по-лете с максимальной скоростью у земли), а температура воздуха от отри-цательной (?230 К при запуске в высотных условиях и в зимнее время) до 900-1000 K (при полете с максимальной скоростью).
Коэффициент избытка воздуха в камере также изменяется в несколь-ко десятков раз: 1,5-2,0 на режимах запуска и приемистости до 20-60 и бо-лее при сбросе топлива.
2. Высокую полноту сгорания топлива при минимальных потерях полного давления.
У современных ГТД коэффициент полноты сгорания топлива на ос-новных режимах находится на уровне ?t= 0,97-0,99, на режиме малого га-за - 0,96.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Douglas A. Pennell, Mirko R. Bothien, Andrea Ciani, Victor Gra-net, Ghislain Singla, Steven Thorpe, Anders Wickstroem, Khalid Oume-jjoud, Matthew Yaquinto " AN INTRODUCTION TO THE ANSALDO GT36 CONSTANT PRESSURE SEQUENTIAL COMBUSTOR" Proceed-ings of ASME Turbo Expo 2017: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, June 26-30, 2017, Charlotte, NC, USA, GT2017-64790
2. Булысова Л. А., Берне А. Л., Пугач К.С. Параметрические рас-четные исследования по снижению эмиссий NOx при последовательном сжигании идеальной топливовоздушной смеси // Электрические стан-ции, 2018. - №2. - С. 25-32
3. Булысова Л.А., Васильев В.Д., Гутник М.М., Гутник М.Н., Берне А.Л., Пугач К.С. Экспериментальные исследования эмиссий NOx при сжигании топлива в одной и двух последовательно расположенных ступенях сгорания // Электрические станции, 2018. - №11. - С. 15-23
4. Овчаров П.Н., Коробкин С.В. Производственные процессы технического обслуживания в условиях возможной реализация опасно-стей факторов производственной среды В сборнике: INTERNATIONAL INNOVATION RESEARCH сборник статей XII Международной науч-но-практической конференции: в 3 ч.. 2018. С. 55-58.
5. Овчаров П.Н., Биндус В.А. Реальные способы повышения прочности и срока эксплуатации элементов конструкции планера ВС В сборнике: European Scientific Conference сборник статей VIII Междуна-родной научно-практической конференции: в 3 ч.. 2018. С. 159-162.
6. Ступаков В.Я. Зависимость обслуживания авиатехники от слу-чайных факторов 2013 г. «Гражданская авиация: вчера, сегодня, зав-тра» (Авиатранс 2013), Матер. н. -практ. Конф. Ростовского филиала МГТУ ГА.256 стр.2013 г.

Весь текст будет доступен после покупки