UA5613U - Камера згоряння - Google Patents

Abstract

Камера згоряння містить жарову трубу, зовнішній корпус та паливні форсунки. Додатково містить камеру іонізації з розташованими у ній металевими головками.

Description

Корисна модель відноситься до галузі газотурбінних двигунів і може бути використана для встановлення на повітряно-реактивні двигуни літаків нового покоління і вдосконалення існуючих двигунів, а також у наземних газотурбінних установках.

Камера згоряння є одним з основних вузлів газотурбінного двигуна (1, стор.12-14). У ній відтворюється згоряння палива при постійному тиску з підвищенням температури робочого тіла. Відома кільцева камера згоряння, яка містить зовнішній корпус, дифузор та жарову трубу, у котрій розташовані свічки запалювання для ініціювання хімічної реакції горіння (1, стор.58-61|Ї. Запалювання збагаченої паливом суміші відбувається за допомогою електричної іскри, що частково іонізує кисень і, таким чином, викликає початок реакції згоряння алканів. Недоліком відомої конструкції камери згоряння є потреба у постійному відборі теплоти від робочого тіла для подальшого протікання реакції горіння.

Відома камера згоряння авіаційного двигуна, яку обрано як прототип, що містить зовнішній корпус, жарову трубу, дифузор та свічки запалювання (2, стор.81-95). Власне процес згоряння палива відбувається у жаровій трубі і викликає значне підвищення температури середовища.

Недоліком відомої конструкції є те що для подальшого згоряння палива потрібна постійна дисоціація молекул кисню з розривом внутрішньомолекулярних зв'язків, тобто значний відбір енергії що утворюється у наслідку хімічних перетворень. Це призводить до зниження корисної енергії, яка утворюється при спалюванні палива, що в свою чергу призводить до зниження коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) процесу горіння і відносно низької температури газу в цілому.

В основу корисної моделі поставлена задача значного підвищення корисної енергії, яка утворюється у наслідку спалювання палива у камері згоряння, без зростання кількості палива, яке використовується, або без зміни його початкового хімічного складу, внаслідок чого зростає к.к.д камери згоряння.

Поставлена задача вирішується тим, що камера згоряння, яка містить жарову трубу, зовнішній корпус та паливні форсунки, відповідно до корисної моделі, додатково містить камеру іонізації з розташованими у ній металевими головками.

Виконання в камері згоряння іонізаційної камери з розташованими в ній металевими головками, які спричиняють електричний струм в газі, викликає перетворення присутнього у газі кисню на озон, атомарний кисень та іони. У зоні запалювання палива жарової труби продукти хімічних перетворень та паливо вступають у взаємодію, викликаючи високотемпературне горіння, що призводить до підвищення корисної енергії, підвищення температури газів на виході з камери згоряння, зростання к.к.д. Це дозволяє значно знизити часову витрату палива за умов збереження умов польоту.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням на якому зображений поздовжній переріз камери згоряння, що заявляється.

Камера згоряння містить зовнішній корпус 1, до переднього фланця якого кріпиться зовнішній корпус камери іонізації 2, виконаний з діелектричного матеріалу. У корпусі 2 розміщені отвори 3, через які до середини камери іонізації проведено металеві головки 4. Внутрішній корпус 5 так само виконано з діелектрика і має отвори 6 з встановленими у них металевими головками 7. Жарова труба 8 містить паливні форсунки 9, через які до середини камери згоряння поступає паливо. Головки 4 та 7 з'єднані з клемами генератора електричного струму (на кресленні не показано).

У процесі роботи двигуна на головки постійно подається різність потенціалів, яка викликає електричний струм у газі, що поступає в камеру іонізації з останньої ступені компресора. Цей електричний струм викликає перетворення присутнього у газі кисню на озон, атомарний кисень та іони, причому енергія, потрібна для вищезгаданих перетворень значно менше енергії, потрібної для здійснення тих самих перетворень тепловим шляхом. Струм у газі може мати вигляд іскрового, дугового або тліючого розряду у залежності від напруги, що подається, відстані між голівками та тиску газу. Після камери іонізації газ поступає у дифузор, де відбувається стабілізація потоку, а потім - у жарову трубу та зовнішню порожнину камери згоряння. У жаровій трубі встановлені паливні форсунки, через які поступає паливо. Продукти перетворення кисню вступають в хімічну реакцію з паливом, при цьому виділяється значно більша, ніж підчас реакції з киснем, енергія. У зоні запалювання палива жарової труби продукти хімічних перетворень та паливо вступають у взаємодію, викликаючи високотемпературне горіння. У зонах основного горіння та догоряння відбувається змішування потоків внутрішнього та зовнішнього контурів камери згоряння, стабілізація температурного поля та догоряння палива.

Використання електричної енергії для іонізації кисню та перетворення його на озон та атомарний кисень дозволяє значно збільшити температуру газу на виході з камери згоряння. Крім того, підвищення енергії, що отримується при спалюванні одного кілограму палива, дозволяє зменшити часову витрату палива, що підвищує економічність двигуна та зменшує потрібне паливне навантаження.

Джерела інформації 1. Скубачевский С.Г. Теория и расчет авиационньх двигателей - М., «Наука», 1978. 2. Конструкция турбовального газотурбинного двигателя Д-136: учебное пособие - Кировское военное авиационно-техническое училище, Киров 1989, под ред. Чигрина В.С. 2 ЗА 1 пиши й

І | Ії і о - о т ві о. зі в/ вро

Claims (1)

1. Камера згоряння, що містить жарову трубу, зовнішній корпус та паливні форсунки, яка відрізняється тим, що додатково містить камеру іонізації з розташованими у ній металевими головками.