PL14251B1 - Sposób pracy komór spalania, w szczególnosci komór spalania turbiny spalinowej. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy komór spalania, zaopatrzonych w zawory od stro¬ ny wlotowej i wylotowej, przeznaczonych w szczególnosci do turbin spalinowych.Okazalo sie, ze podobne komory spalania maja sklonnosc rozgrzewania sie w czasie pomiedzy nastepujacemi kolejno po sobie okresami pracy, co powoduje przedwczesne samozaplony paliwa, uniemozliwiajace dal¬ sza prace komór spalania. W komorach tych zamiast ustalonych przebiegów spala¬ nia odbywaja sie niestale przebiegi, wywo¬ lujace podniesienie sie temperatury do ta¬ kich granic, iz swieza dawka paliwa zapala sie natychmiast po wprowadzeniu do ko¬ mory spalania, zupelnie niezaleznie od u- stalonej zgóry chwili zaiplonu. Sposób pra¬ cy komór spalania wedlug niniejszego wy¬ nalazku ma na celu uzyskanie takiego przebiegu pracy, przy którym temperatury pozostaja stale w czasie poszczególnych o- kresów pracy, odbywajacych sie w poszcze¬ gólnych komorach -spalania, zapewniajac w ten sposób ustalenie Wlasciwego przebiegu spalania. Wynalazek jest oparty na zaloze¬ niu, ze stalosc przebiegów spalania zalezy od wielkosci czasu usuwania spalin, to jest od czasu, w ciagu którego przy otwartym zaworze przedmuchowym i zaworze dyszy, znajdujacym sie miedzy komora spalania a dysza, odbywa sie usuwanie resztek spalin, pozostalych od poprzedniego okresu spala-nia. Cza* ustawania spalin jest zalezny od calego sroreói zmi^myob* wielkosci, do których nalfeza: 1) cisnienie w plaszczyznie wylotu dy¬ szy, t. j. przeciwcisnienie. 2) cisnienie przedmucfoówe, 3) stopien zbieznosci dyszy, 4) najmniejszy przekrój dyszy, 5) ksztalt komory spalania, mianowicie stosunek jej dlugosci do srednicy i nasady komory spalania po stronie wlotu i wylotu, 6) stopien ] zmierzania sie powietrza przedmuchowego z usuwanemi spalinami, 7) wymiana ciepla miedzy sciankami wstepnej komory dyszy i samej dyszy, 8) temperatura spalin, 9) dopuszczalne ilosci pozostalosci spa¬ lin, wchodzace w i&klad nowej dawki.Wartosc niektórych z tych zmiennych wielkosci jest okreslona warunkiem, ze tur¬ bina nietylko powinna posiadac ustalone przebiegi spalania, ale równiez wykazac mozliwie najwiekszy spólczynnik sprawno¬ sci. Podobnym warunkiem jest objeta, na- przyklat!, wielkosc, wymieniona pod pozy¬ cja 4, to jest najmniejszy przekrój dyszy /, jak równiez wielkosc, wymieniona pod po¬ zycja 5, to jest objetosc komory ispalania, przyczem stwierdzono, ze stosunek warto¬ sci / : V musi byc zawarty w granicach mie¬ dzy stosunkami 40 :1 do 100 :1, w prze¬ ciwnym razie straty przez przewodnictwo ciepla w kanale prowadniczym pomiedzy zaworem dyszy i dysza osiagnelyby wiel¬ kosc, wplywajaca ujemnie na sprawnosc turbiny. Wartosc przekroju / jest mierzona w cm2, a wartosc objetosci V — w tn8- Rów¬ niez wielkosci wymienione pod pozycjami 1—3 musza znajdowac sie w okreslonym wzajemnym stosunku. Co do innych zmien¬ nych wielkosci, a w szczególnosci wymie¬ nionej pod pozycja 9, miarodajne jest na¬ stepujace rozwazanie: sprawnosc turbiny jest zalezna przy danej objetosci komory spalania od ilosci okresów spalania na jed¬ nostke czasu, a ilosc tych okresów jest ograniczona przez przedwczesne zaplony, których unikniecie jest tern trudniejsze, im wieksza jest ilosc okresów spalania na jed¬ nostke czasu. Do ustalenia ilosci okresów spalania miarodajny jest czas usuwania spalin, poniewaz inne okresy czasu, sta¬ nowiace razem z czasem usuwania spalin peftry obieg pracy, sa zalezne od konstruk¬ cyjnego wykonania komory spalania lub od czasu usuwania spalin.Do zrozumienia ponizszych wywodów slazy rysunek. Fig. 1 przedstawia schema¬ tyczne zestawienie wazniejszych czesci tur¬ biny spalinowej, w której litera a oznacza komore spalania, h — zawór wlotowy do powietrza, c — zawór wlotowy do paliwa, d — zawór dyszy, g — dysze i h — wie¬ niec lopatkowy wirnika turibiny.Fig. 2 przedstawia typowy wykres pra¬ cy turbiny spalinowej, wykonany w spól- rzednych czasu i cisnien.W punkcie 1 wykresu (fig. 2), gdy wszystkie zawory sa zamkniete, nastepuje zaplon i szybki wzrost cisnienia w komo¬ rze spalania, bezposrednio po tetn naste¬ puje w punkcie 2 wykresu otwarcie zaworu dyszy. Gorace gazy, rozprezajac sie, prze¬ plywaja przez dysze, przed której! wylo¬ tem panuje przeciwcisnienie p0. W punk¬ cie 3 wykresu odbywa sie dalsze spalanie nie&palonych resztek paliwa zapomoca swiezego powietrza, doplywajacego przez zawór wlotowy do powietrza, przyczem ci¬ snienie p w komorze spalania jpodnpsd sie, osiagajac w punkcie 4 wielkosc p& odpo¬ wiadajaca cisnieniu powietrza przedmu¬ chowego. Jednoczesnie zamyka sie zawór dyszy d i rozpoczyna sie doprowadzenie paliwa przy tern stalem kilb nieco zwiek¬ szajacem sie pod wplywem ciepla promie¬ niowania scianek komory cisnieniu, po¬ czern w punkcie 5 zamyka sie równiez za¬ wór paliwowy i w komorze spalania nas»te- puje nowy zaplon. C&as, odpowiaalajAcfy przebiegowi pracy komory na Jrzestrzeni pomiedizy punktami 3—i wykresu, w cia-gu(któfego sa równoczesnie otwarte zawór dyszy othz/ z&Wót' przedittucfaowy i odby¬ wa sie napelnianie komory opalania powie- trzeflty wyznacza1czas usuwania spalin, Aby czas, w ciagu którego odbywa sie^ usuwanie spalin, uczynic mozliwie malym, nalezy miec na wzgledzie, co nastepuje.Wiadomo, ze objetosc' wytlaczanych w jednostce cz&sfu spalin jest zalezna od sto¬ sunku cisnien-^—, Objetosc ta wzrasta wraz Po ze Wzrostem cisnienia p tak dlugo, dopóki stosunek cisnien— nie osiagnie pewnej o- Po kreslonej wartosci, mianowicie wartosci tak zwanego krytycznego stosunku cisnien, po¬ czynajac zas od tej wartosci, dalszy wzrost cisnienia p nie powoduje zwieksze¬ nia objetosci wytlaczanych w jednostce czasu spalin. Wartosc tego krytycznego sto¬ sunku cisnien w zwezajacych sie dyszach, zastosowanych w turtnnach parowych jako dysze de Laval'a, wyraza sie równaniem A = 0,55 +(li- 0,55; l/l=l, gdzie q =? Po r q f i wyraza stosunek najwiekszego do naj¬ mniejszego przekrojów dyszy.Fig, 3 przedstawia to równanie w wy¬ kresie, w którym linja cisnien p i linja sto¬ sunków cisnien — , obliczonych przy za- Po lozeniu przeciwcisnienia p0 = 1,06 atm, sa wykreslone w zaleznosci od róznych war- F tosci stosunku q = -j .Z wykresu tego widac, ze im wiekszy jest stopien rozszerzania sie dyszy, to jest im silniejsza wlasnosc ssaca posiada dy¬ sza, tern mniejszy jest krytyczny stosunek i tern mniejsze potrzebne jest cisnienie w celu usuwania spalin. Wobec tego mozna ustalic prawidlo, ze do usuniecia w jed¬ nostce czasu z komory spalania mozliwie najwiekszej ilosci spalin, to jest do ogra¬ niczenia do minimum czasu usuwania spa¬ lin, nalezy zachowac stosunek cisnien po¬ wietrza przedmttchowego»do przeciwcisnie¬ nia— wieksi od krytycznego - stosunku, przyczem krytyczny stosunek jest zalezny od stopnia rozszerzania sie dyszy.Aczkolwiek w* powyzszy sposób zo^ta^ ly ustalone warunki otrzymania najmniej¬ szej wartosci czasu, w ciagu którego odby¬ wa sie usuwanie spalin, jednakze nie zosta¬ la jeszcze wyznaczona wartosc stosunku-' objetosci komory spalania do^najiiHiiejsze* go przekroju dyszy, któraby umozliwila, przy danych^ wielkosciach-ty odnoszacych sie do okreslonej turbiny spa¬ linowej, wyznaczenie czasii' ttóttW&ttia sjpa- lin, odpowiadajacego mozliwie najwiekszej ilosci okresów pracy na jednostke czasu przy jednoczesnej pewnosci przebiegów spalania. Istota wynalazku polega wiec na ustaleniu pewnosci przebiegów spalania w turbinie spalinowej przez wyznaczenie Po¬ kreslonego stosunku cisnienia powietrza przedmuchowego do przeciwcisnienia u wylotu dyszy jako co najmniej równego krytycznemu stosunkowi cisnien, a czasu usuwania spalin t — jako wiekszego, anize¬ li li wartosc 20 -j , przyczem czas t — jest wyrazony w sekundach, objetosc komory spalania V — w m3, a najmniejszy prze¬ krój dyszy / — w cm2.Doswiadczenia z komorami spalania róznej objetosci, wynoszacej od 0,05 do 0,16 m3, z dyszami o róznych stopniach roz¬ szerzenia w granitach od 1 do 3,56 i cisnie¬ niami przedmuchowemi od 1,03 do 3,50 atm przy stosunku najmniejszego przekro¬ ju dyszy do objetosci komory spalania / : V w granicach od 50 do 249, wykazaly prawidlowosc powyzej okreslonych warun¬ ków, zapewniajacych pewnosc przebiegów spalania, o ile cisnienie przedmuchowe jest wyzsze od najmniejszego cisnienia prze¬ dmuchowego, wyznaczonego stopniem roz¬ szerzania sie dyszy i jezeli czas usuwania — 3 —spalin jest wiekszy od 20 -j . Z drugiej strony niestalosc przebiegów spalania ma miejsce wtedy, gdy czas usuwania spalin V jest mniejszy od wartosci 20 -j- \ równiez niestalosc tych przebiegów wystepuje, gdy czas usuwania spalin jest wiekszy od war- V tosci 20 -j przy cisnieniu przedmuchowem nizszem od wyznaczonego stopniem roz¬ szerzenia dyszy. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób pracy komór spalania, w szcze¬ gólnosci komór spalania turbiny spalinowej, znamienny tern, ze w celu ustalenia pew¬ nosci przebiegu spalania stosunek cisnienia powietrza przedmuchowego do przeciwci- snienia u wylotu dyszy posiada wartosc co najmniej równa krytycznemu stosunkowi cisnien a czas usuwania spalin (t) jest wiekszy od dwudziestokrotnej wartosci stosunku objetosci komory spalania, wy¬ znaczonej w im3, do najmniejszego prze¬ je kroju dyszy, wyznaczonego w cm2 (20 -j-). Hans Holzwarth. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 14251. <,.F.f Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL