RU2014110631A

RU2014110631A - Трубчато-кольцевая камера сгорания с тангенциально направленными форсунками для топливно-воздушной смеси, предназначенная для газотурбинного двигателя

Info

Publication number: RU2014110631A
Application number: RU2014110631/06A
Authority: RU
Inventors: Маджед ТОКАН; Брент Аллан ГРЕГОРИ; Джонатан Дэвид РЕГЕЛЬ; Райан Садао ЯМАН
Original assignee: Маджед ТОКАН; Брент Аллан ГРЕГОРИ; Джонатан Дэвид РЕГЕЛЬ; Райан Садао ЯМАН
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2015-09-27
Also published as: JP6086371B2; EP2748443A4; EP2748443B1; EP2748443A1; WO2013028169A1; JP2014526030A; CN104053883B; WO2013028169A8; PL2748443T3; CN104053883A; KR101774094B1; KR20140082659A; RU2619673C2

Abstract

1. Трубчато-кольцевая камера сгорания газовой турбины, используемой в наземном генерировании энергии, двигателях наземного или морского транспортных средств или в авиационных двигателях, содержащая: множество распределенных по окружности трубчатых кожухов, имеющих цилиндрическую форму, множество расположенных на каждой трубе тангенциально ориентированных и распределенных по окружности топливно-воздушных форсунок, имеющих на общую плоскость, перпендикулярную осевой линии трубы, все кожухи выполнены из жаропрочных сплавов или керамики.2. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки, расположенные по окружности в общей плоскости, перпендикулярной продольному направлению, около передней стенки трубы, осуществляют впрыск топливно-воздушной смеси, имеющей более высокое соотношение топливо/воздух, чем у любой возможной серии форсунок, расположенной ниже по потоку, и которые имеют главным направлены по окружности, а также могут иметь радиальное и/или продольное направление.3. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки, распределенные по окружности, по меньшей мере, в одной общей плоскости, перпендикулярной продольному направлению, и расположенные ниже по потоку от форсунок, упомянутых в п. 2, осуществляют впрыск топливно-воздушной смеси, имеющей более низкое значение соотношения топливо/воздух, чем форсунки, раскрытые в п. 2, и направлены, главным образом, по окружности, а также возможно в радиальном и/или продольном направлении.4. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки могут иметь постоянное или изменяющееся значение

Claims

1. Трубчато-кольцевая камера сгорания газовой турбины, используемой в наземном генерировании энергии, двигателях наземного или морского транспортных средств или в авиационных двигателях, содержащая: множество распределенных по окружности трубчатых кожухов, имеющих цилиндрическую форму, множество расположенных на каждой трубе тангенциально ориентированных и распределенных по окружности топливно-воздушных форсунок, имеющих на общую плоскость, перпендикулярную осевой линии трубы, все кожухи выполнены из жаропрочных сплавов или керамики.

2. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки, расположенные по окружности в общей плоскости, перпендикулярной продольному направлению, около передней стенки трубы, осуществляют впрыск топливно-воздушной смеси, имеющей более высокое соотношение топливо/воздух, чем у любой возможной серии форсунок, расположенной ниже по потоку, и которые имеют главным направлены по окружности, а также могут иметь радиальное и/или продольное направление.

3. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки, распределенные по окружности, по меньшей мере, в одной общей плоскости, перпендикулярной продольному направлению, и расположенные ниже по потоку от форсунок, упомянутых в п. 2, осуществляют впрыск топливно-воздушной смеси, имеющей более низкое значение соотношения топливо/воздух, чем форсунки, раскрытые в п. 2, и направлены, главным образом, по окружности, а также возможно в радиальном и/или продольном направлении.

4. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки могут иметь постоянное или изменяющееся значение угла (8) на фиг. 2, образуемого между плоскостями, находящееся в интервале от 0 до 90 градусов.

5. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки в разных плоскостях могут иметь одинаковое соотношение топливо/воздух или разное значение соотношения топливо/воздух.

6. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что топливно-воздушные форсунки, расположенные в одной плоскости, могут иметь одинаковые или разные значения соотношений топливо/воздух.

7. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что тангенциально направленные форсунки существенно интенсифицируют процесс воспламенения в камере сгорания, благодаря направлению смежными форсунками их пламени к соседней форсунке в плоскости, что позволяет сократить количество необходимых пилотных горелок.

8. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 5, отличающаяся тем, что интенсифицированный процесс воспламенения создает стабильное по своей природе горение, позволяющее сократить вибрацию, индуцированную пламенем и акустические колебания, образуемыми при нестабильности пламени, при режиме работы с частичной или полной нагрузкой.

9. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что тангенциальное расположение топливно-воздушных форсунок интенсифицирует смешение реагирующих веществ для эффективного горения при очень низких уровнях нагрузки.

10. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что топливо с низкой реакционной способностью, такое как газ с низким значением Британской Тепловой Единицы БТЕ (BTU), легко может быть использовано и сожжено в указанной камере сгорания, благодаря улучшенной стабильности пламени.

11. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что вокруг осевой линии трубы создается вихрь, являющийся ключевым результатом тангенциального расположения топливно-воздушных форсунок, способствующий стабильности горения на выходе из горелки.

12. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что необходимое для сожжения топливно-воздушной смеси время сокращено; в результате чего уменьшен объем зоны горения, что позволяет уменьшить размеры двигателя, что важно для всех областей применения газовых турбин, и, тем самым, отношение веса двигателя к его тяге, что важно для газовых турбин, применяемых в авиационном деле.

13. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что достигается более однородное распределение температур у указанного выхода из камеры сгорания, что позволяет работать при более высокой температуре горения/воспламенения без ухудшения эксплуатационных показателей срока службы камеры сгорания и частей турбины.

14. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что способность к работе при более высокой температуре горения по п. 13, приводит к повышению эффективности работы двигателя и выходной мощности и, тем самым, сокращает уровень выбросов диоксида углерода.

15. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что передняя стенка трубчатого кожуха может содержать, по меньшей мере, одно отверстие или форсунку, позволяющую нагнетаемому компрессором воздуху проникать через указанный кожух при меньших скоростях, чем через форсунки, упомянутые в пп. 2, 3.

16. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что радиус и длина труб могут меняться в продольном направлении в зависимости от размера и формы газотурбинного двигателя.

17. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что для охлаждения компонентов газовой турбины может быть использован любой способ охлаждения, например: принудительное охлаждение, эффузионное охлаждение, испарительное охлаждение и др.

18. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что форсунки, расположенные в общей плоскости, могут быть смещены относительно другой серии форсунок, расположенных в другой плоскости, под круговым углом относительно осевой линии трубы.

19. Трубчато-кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что воздушные проходы (12) и (14) могут быть выполнены как прямые отверстия или колоколообразные расширения впускного отверстия, выполненные обработкой искровым электрическим разрядом.