รูปทรงของห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ห้องเผาไหม้ประเภทหลักของเครื่องยนต์ดีเซลและอุปกรณ์ต่างๆ ห้องเผาไหม้แบบแยกส่วน

ในทางกลับกัน การสูญเสียทางไฮดรอลิกสามารถแบ่งออกเป็นการสูญเสียส่วนประกอบ: ในตัวกระจายอากาศในช่องวงแหวนสำหรับการไหลของอากาศเข้าไปในช่องเปิดของท่อเปลวไฟและองค์ประกอบของอุปกรณ์ FU ด้านหน้าสำหรับผสมไอพ่น ปริมาตรของมันมีลักษณะเป็นค่าของความเข้มความร้อนจำเพาะ Qv ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยเวลาต่อปริมาตรของท่อเปลวไฟและความดันที่ทางเข้าไปยังห้องเผาไหม้: โดยที่ ค่าความร้อนที่ต่ำกว่าของเชื้อเพลิง J กิโลกรัม ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงครั้งที่สอง กิโลกรัม s; ปริมาตรท่อเปลวไฟ m; ความดัน...

หากงานนี้ไม่เหมาะกับคุณ ที่ด้านล่างของหน้าจะมีรายการผลงานที่คล้ายกัน คุณยังสามารถใช้ปุ่มค้นหา

การบรรยายครั้งที่ 5

ห้องรวมของ GTE

ในวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ "แบบง่าย" ของเครื่องยนต์กังหันแก๊ส ความร้อนจะถูกส่งไปยังการไหลของของไหลทำงาน ในเครื่องยนต์กังหันแก๊ส กระบวนการนี้ดำเนินการในห้องเผาไหม้ (CC) ความร้อนถูกส่งมาเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงนั่นคือการแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงเป็นพลังงานความร้อนในขณะที่อุณหภูมิของของไหลทำงานเพิ่มขึ้นจากค่าท*ค (ด้านหลังคอมเพรสเซอร์) ขึ้นไปต*ก (ที่ทางเข้ากังหัน)

กระบวนการจริงในห้องคอมเพรสเซอร์แตกต่างจากกระบวนการในอุดมคติเมื่อมีการสูญเสียแรงดัน การสูญเสียแรงดันในห้องเผาไหม้ประกอบด้วยการสูญเสียไฮดรอลิก (การสูญเสียแรงเสียดทาน) และการสูญเสียจากการจ่ายความร้อนไปสู่การไหลของของไหลทำงาน การสูญเสียทางไฮดรอลิกสามารถแบ่งออกเป็นการสูญเสียส่วนประกอบได้:

ในดิฟฟิวเซอร์

ในช่องวงแหวน

เมื่อมีอากาศไหลเข้าสู่รูของท่อเปลวไฟและส่วนประกอบของอุปกรณ์ด้านหน้า (FU)

เพื่อผสมไอพ่น

นอกเหนือจากการสูญเสียแรงดันแล้ว กระบวนการในห้องคอมเพรสเซอร์ยังมาพร้อมกับการสูญเสียความร้อนอันเนื่องมาจากการกระจายออกสู่พื้นที่โดยรอบและเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ การสูญเสียความร้อนต่อพื้นที่โดยรอบเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณความร้อนที่จ่ายให้กับของไหลทำงานในเครื่องยนต์สันดาปของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทคือ 0.005...0.01%

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยตรง ในเครื่องยนต์กังหันก๊าซสมัยใหม่ กระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงในห้องเผาไหม้ได้รับการจัดระเบียบค่อนข้างดี ดังนั้นความสมบูรณ์ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงจึงอยู่ที่ = 0.995...0.999

5.1. ข้อกำหนดสำหรับ KS

นอกเหนือจากข้อกำหนดทั่วไปแล้ว CS ยังอยู่ภายใต้ข้อกำหนดเฉพาะอีกด้วย มาดูพวกเขากันดีกว่า

ขนาดโดยรวมขั้นต่ำของสถานีคอมเพรสเซอร์- ส่งผลต่อขนาดตามยาวและตามขวางของเครื่องยนต์ รวมถึงน้ำหนักด้วย โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของเครื่องเผาไหม้ (เช่น ปริมาตร) จะถูกกำหนดลักษณะเฉพาะด้วยค่าของความเข้มความร้อนจำเพาะคิว วี ซึ่งเท่ากับอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยเวลาต่อปริมาตรของท่อเปลวไฟและความดันที่ทางเข้าห้องเผาไหม้:

โดยที่ค่าความร้อนต่ำกว่าของเชื้อเพลิง (เจ/กก.);

ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงทุติยภูมิ (กิโลกรัม/วินาที);

ปริมาตรท่อเปลวไฟ (ม);

ความกดอากาศ (ปะ)

ยิ่งความเข้มความร้อนมากขึ้นตามอัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงที่กำหนด ปริมาตรของห้องเผาไหม้ก็จะน้อยลงตามไปด้วย ความเข้มทางความร้อนของ CS ของเครื่องยนต์กังหันก๊าซสมัยใหม่คือ (3.5...6.5)10 6 (J/h·m 3 Pa)

ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงในทุกโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ ความสมบูรณ์ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพการเผาไหม้ซึ่งโดยทั่วไปเข้าใจว่าเป็นอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ของมวลหน่วยของเชื้อเพลิงต่อค่าความร้อน

การสูญเสียแรงดันรวมขั้นต่ำใน CS การสูญเสียมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การฟื้นตัวของแรงดันทั้งหมด:

ในสถานีคอมเพรสเซอร์สมัยใหม่ ค่าสัมประสิทธิ์การนำแรงดันกลับคืนทั้งหมดคือ 0.94...0.96

การเผาไหม้ที่เสถียรหลากหลาย- ขีดจำกัดของการเผาไหม้อย่างยั่งยืนนั้นพิจารณาจากสภาพการทำงานของเครื่องบิน เปลวไฟไม่ควรดับภายในช่วงการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนเชื้อเพลิง/อากาศ ความดัน ความเร็ว และเวลาที่น้ำ น้ำแข็ง และสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในเครื่องยนต์

ภายใต้สภาวะภาคพื้นดิน ต้องรับประกันการจุดระเบิดในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ลบ 40° ถึงบวก 40°C

ไม่มีแรงกดทับ(การเผาไหม้แบบสั่นสะเทือน)

ช่องอุณหภูมิขาออกจาก KS. สนามอุณหภูมิต้องมีแผนภาพในทิศทางแนวรัศมีซึ่งกำหนดโดยความเค้นสูงสุดที่อนุญาตในใบพัดกังหันและอุปกรณ์หัวฉีด ลักษณะเฉพาะของแผนภาพอุณหภูมิตามรัศมีของใบพัดจะถูกเลือกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการออกแบบของกังหัน (ขนาดและรูปร่างของใบมีดทำงาน วัสดุ วิธีการทำความเย็น ฯลฯ)

ระดับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกควัน (SN (หมายเลขควัน)) เชื้อเพลิงที่ไม่เผาไหม้และสารก๊าซที่ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศ - ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) คาร์บอนออกไซด์ (CO) ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่เผาไหม้ (HC) - ต้องเป็นไปตามมาตรฐานสากลของ ICAO

ไม่ควรฝาก CS ไว้กับองค์ประกอบโครงสร้างเขม่า

เครื่องยนต์กังหันก๊าซภาคพื้นดินต้องสามารถทำงานกับเชื้อเพลิงของเหลวและก๊าซได้หลายประเภท และต้องเพิ่มความสะดวกในการบำรุงรักษาและการบำรุงรักษาสูง

5.2. แผนการ CS

ด้วยการออกแบบ CS ที่หลากหลาย แผนภาพและกระบวนการที่เกิดขึ้นสามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้ (รูปที่ 5.1)

ข้าว. 5.1. รูปแบบทั่วไปและการกระจายอากาศในสถานีคอมเพรสเซอร์:

1 - ตัวกระจาย; 2 - ช่องวงแหวน; 3 - ตัว CS; 4 - ท่อเปลวไฟ;

5 - ช่องเปิดของโซนหลัก 6 - รูโซนผสม 7 - รูระบายความร้อน;

8 - หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง; 9 - อุปกรณ์ด้านหน้า; 10 - หัวเทียน

อากาศเข้าสู่คอมเพรสเซอร์จากคอมเพรสเซอร์ด้วยความเร็วสูง - ในเครื่องยนต์สมัยใหม่สูงถึง 150นางสาว - การสูญเสียแรงดันทั้งหมดในคอมเพรสเซอร์เมื่อความร้อนถูกจ่ายให้กับกระแสที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วดังกล่าวเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ และจะสูงถึงหนึ่งในสี่ของความดันอากาศที่เพิ่มขึ้นในคอมเพรสเซอร์ เพื่อลดการสูญเสียแรงดันและแปลงพลังงานจลน์ส่วนหนึ่งให้เป็นความดันสถิตที่เพิ่มขึ้น ความเร็วการไหลของอากาศหลังจากคอมเพรสเซอร์จะต้องลดลงอย่างมาก ดังนั้นสำหรับเครื่องยนต์กังหันแก๊สทั้งหมด ตัวกระจาย 1 จะอยู่หลังคอมเพรสเซอร์ จากนั้นอากาศจะเข้าสู่ช่องวงแหวน 2 ระหว่างตัวเรือน 3 และท่อเปลวไฟ 4 จากนั้นเข้าไปในท่อเปลวไฟ ในท่อเปลวไฟ อากาศจะถูกกระจายผ่านรูของสองโซนทั่วไป ได้แก่ โซนเผาไหม้ 5 (โซนหลัก) และโซนผสม 6 นอกจากนี้ อากาศยังเข้าไปในรู 7 เพื่อทำให้ผนังร้อนของท่อดับเพลิงเย็นลง เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังท่อเปลวไฟผ่านหัวฉีด 8 ในโซนหลักโดยใช้อุปกรณ์ด้านหน้า (FU) 9 จะมีการจัดระเบียบโซนที่มีความเร็วต่ำ ในโซนนี้ กระบวนการเผาไหม้จะคงอยู่โดยการไหลเวียนของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ซึ่งจะจุดประกายส่วนผสมของอากาศบริสุทธิ์ (TBC) อย่างต่อเนื่อง เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ TBC ในห้องเผาไหม้จะจุดระเบิดโดยใช้หัวเทียนไฟฟ้า 10 หรือเครื่องจุดไฟ

การไหลเวียนของกระแสในโซนหลักทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรและประสิทธิภาพการเผาไหม้ อัตราส่วนการใช้เชื้อเพลิงและอากาศในโซนหลักเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อกระบวนการเผาไหม้และลักษณะการทำงานของห้องเผาไหม้ เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการเผาไหม้มีเสถียรภาพในทุกโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ จะมีเพียงส่วนหนึ่งของอากาศเท่านั้นที่ถูกส่งไปยังโซนหลัก ปริมาณอากาศอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการเผาไหม้เชื้อเพลิง ในรูป รูปที่ 5.1 แสดงการกระจายตัวของอากาศในท่อเปลวไฟสำหรับเครื่องเผาไหม้ทั่วไป โดยอากาศ 20% เข้าสู่ FU และ 80% เข้าสู่ท่อเปลวไฟ (20% เข้าสู่โซนการเผาไหม้, 20% เข้าสู่โซนผสม และ 40% เพื่อระบายความร้อนให้กับผนัง) บางครั้งโซนหลัก (โซนเผาไหม้) จะถูกแบ่งออกเป็นสองโซน - โซนหมุนเวียนและโซนการเผาไหม้เชื้อเพลิง (โซนกลาง)

ในโซนผสม ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะถูกเจือจางด้วยอากาศจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ทำให้เกิดสนามอุณหภูมิที่เสถียรและเหมาะสมที่สุดที่ทางออกจากห้องเผาไหม้เพื่อให้แน่ใจว่ากังหันทำงาน

5.2.1. โครงร่าง CS ขั้นพื้นฐาน

ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของเครื่องยนต์กังหันแก๊สสำหรับการใช้งานภาคพื้นดิน ประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้ พารามิเตอร์รอบการทำงาน และการออกแบบเชิงความร้อน คอมเพรสเซอร์ที่มีการออกแบบต่างๆ ถูกนำมาใช้ จากมุมมองของตำแหน่งบนเครื่องยนต์ CS สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ระยะไกลและในตัว

คอมเพรสเซอร์ระยะไกลจะถูกวางไว้ในตัวเรือนพลังงานที่แยกจากกันโดยมีท่อเปลวไฟหนึ่งหลอดขนานกันหรือทำมุมกับแกนตามยาวของเครื่องยนต์กังหันแก๊ส (รูปที่ 5.3)

ข้าว. 5.3. CS ของเครื่องยนต์ Rolls-Royce:

1 - ท่อเปลวไฟ; 2 - ตัวสะสมก๊าซ; 3 - กังหันแรงดันสูง 4 - หมุนวน;

5 - หัวฉีด; 6 - เครื่องจุดไฟ; 7 - ตัวกระจาย; 8 - ช่องอากาศ

ในที่นี้ ท่อเปลวไฟ 1 แต่ละท่อมีโครงรับกำลังภายนอก 2 ซึ่งสามารถแยกออกจากส่วนทั่วไปของห้องเผาไหม้ได้อย่างง่ายดาย ด้วยเหตุนี้จึงสามารถถอดและตรวจสอบท่อเปลวไฟได้ และตรวจสอบอุปกรณ์หัวฉีดของกังหันระยะแรกได้เช่นกัน ท่อเปลวไฟเชื่อมต่อแบบยืดไสลด์กับตัวสะสมก๊าซ 3 ซึ่งได้รับการยึดโดยส่วนรองรับ 4 ท่อเปลวไฟมีอุปกรณ์ด้านหน้า 5 พร้อมหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง 6 และหัวเทียน 7 เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายอากาศสม่ำเสมอไปยังท่อเปลวไฟและปรับปรุง สภาพการทำความเย็นของผนังจะมีเครื่องเบี่ยง 8 ไว้ส่วนหนึ่งของอากาศ 9 หลังจากที่คอมเพรสเซอร์เข้าสู่ท่อเปลวไฟเป็นอากาศทำความเย็น 10

คอมเพรสเซอร์ระยะไกลที่มีท่อเปลวไฟแยกกันสะดวกในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม ปรับแต่งได้ง่ายกว่า และลดต้นทุนในการพัฒนาอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ลดการก่อตัวของการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย นอกจากนี้ ตัวสะสมก๊าซขนาดยาวระหว่างท่อเปลวไฟและกังหันยังสร้างสภาวะที่ดีสำหรับการผสมผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ ข้อเสียของคอมเพรสเซอร์ระยะไกล ได้แก่ ขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิวระบายความร้อนที่พัฒนาขึ้นและเงื่อนไขที่ซับซ้อนมากขึ้นในการชดเชยการขยายตัวทางความร้อนของตัวสะสมก๊าซ

คอมเพรสเซอร์ในตัวทำให้สามารถลดขนาดและน้ำหนักโดยรวมของเครื่องยนต์กังหันแก๊สและลดจำนวนโมดูลได้

เครื่องยนต์กังหันก๊าซที่แพร่หลายมากที่สุดคือโครงร่าง CS สามแบบ - แบบท่อ, แบบท่อและวงแหวน

ในรูปแบบท่อ CS หลอดเปลวไฟแต่ละหลอดมีลำตัวแยกจากกันและสร้าง CS แบบท่อแยกกัน (รูปที่ 5.2)

ข้าว. 5.2. ท่อ KS:

1 - ตัวเรือนเครื่องยนต์ภายใน; 2 - ร่างกาย; 3 - หน้าแปลนเชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์

4 - ข้อต่อการถ่ายโอนเปลวไฟ; 5 - ท่อระบายน้ำ; 6 - พาร์ทิชันไฟ; 7 - หัวฉีด; 8 - ตัวสะสมวงจรหลัก; 9 - ตัวสะสมวงจรรอง;

10 - ตัวกระจาย; 11 - ปริมาณอากาศหลัก

ในเครื่องยนต์กังหันแก๊ส เครื่องเผาไหม้ของการออกแบบดังกล่าวถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของบล็อกของเครื่องเผาไหม้แบบท่อหลายตัว Tubular KS พร้อมด้วย KS แบบท่อแต่ละอันที่อยู่รอบตัวเรือนด้านใน 1 ของเครื่องยนต์ ตัวเรือน 2 ของคอมเพรสเซอร์แต่ละตัวเชื่อมต่อกับทางออกของคอมเพรสเซอร์โดยใช้หน้าแปลน 3 ตัวเรือนของคอมเพรสเซอร์แต่ละตัวและท่อเปลวไฟเชื่อมต่อถึงกันด้วยข้อต่อ 4 เพื่อถ่ายเทเปลวไฟเมื่อจุดไฟ TBC และทำให้แรงดันระหว่างเปลวไฟเท่ากัน หลอด นอกจากนี้ ตัวเรือน KS ยังเชื่อมต่อถึงกันด้วยท่อระบายน้ำ 5 เพื่อระบายน้ำมันเชื้อเพลิงในกรณีที่สตาร์ทเครื่องยนต์ล้มเหลว

เชื้อเพลิงจะจ่ายให้กับ CS ผ่านหัวฉีด 7 เชื้อเพลิงจะจ่ายให้กับหัวฉีดผ่านท่อร่วม 8 ของวงจรแรกและท่อร่วม 9 ของวงจรที่สอง ที่ทางเข้าสถานีคอมเพรสเซอร์จะมีตัวกระจาย 10

ท่อแหวนนอกจากนี้ CS ยังประกอบด้วยท่อเปลวไฟและถังเก็บก๊าซแยกกันหลายท่อ แต่จะอยู่ในช่องวงแหวนทั่วไประหว่างตัวเรือน ในรูป รูปที่ 5.3 แสดง CS แบบ tubular-ring

ข้าว. 5.3. ห้องเผาไหม้แบบท่อวงแหวน:

1 - ปลอกด้านนอกของสถานีคอมเพรสเซอร์ 2 - ตัวถังภายในของสถานีคอมเพรสเซอร์ 3 - ท่อเปลวไฟ; 4 - วงแหวนรอบนอกของตัวเก็บก๊าซ 5 - วงแหวนด้านในของตัวสะสมก๊าซ 6 - ชั้นวางกำลัง;

7 - วงแหวนรอบนอกของดิฟฟิวเซอร์; 8 - วงแหวนด้านในของดิฟฟิวเซอร์; 9 - ช่องอากาศเข้า; 10 - หน้าแปลนช่องอากาศเข้า; 11 - หัวฉีด; 12 - ท่อร่วมเชื้อเพลิงวงจรหลัก; 13 - ท่อร่วมเชื้อเพลิงวงจรรอง; 14 - ท่อจ่ายเชื้อเพลิงให้กับหัวฉีด 15 - หัวเทียน; 16 - ท่อส่งเปลวไฟ;

ข้อต่อถ่ายโอน 17 เปลวไฟ; 18 - ระบบกันสะเทือนของท่อเปลวไฟ; 19 - หลุมในโซนหลัก; 20 - รูโซนผสม 21 - หน้าแปลนเฟรมของท่อเปลวไฟ;

22 - อุปกรณ์หัวฉีด TVD; 23 - ท่อบายพาส; 24 - ฟักตรวจสอบ

CS แบบรวมที่มีท่อเปลวไฟ 12 หลอดและถังเก็บก๊าซรูปวงแหวน การใช้ตัวรวบรวมก๊าซรูปวงแหวนทำให้ CS ที่นำเสนอแตกต่างจากการออกแบบ CS แบบวงแหวนท่อทั่วไปที่มีตัวรวบรวมก๊าซแต่ละตัว

เรือนด้านนอก 1 และด้านใน 2 จะสร้างช่องวงแหวนซึ่งมีท่อเปลวไฟ 3 และตัวสะสมก๊าซวงแหวนซึ่งประกอบด้วยวงแหวนด้านนอก 4 และวงแหวนด้านใน 5 นอกจากนี้ปลอกด้านนอกและด้านในพร้อมกับชั้นวางกำลัง 6 จำนวน 12 อันที่ยึดไว้จะรวมอยู่ในวงจรกำลังของเครื่องยนต์ ที่ทางเข้า CS วงแหวนรอบนอก 7 และ 8 ด้านในของดิฟฟิวเซอร์จะสร้างช่องดิฟฟิวเซอร์แบบวงแหวนซึ่งมีการไหลอย่างต่อเนื่องในส่วนเริ่มต้น และด้วยการขยายตัวของการไหลอย่างกะทันหันในส่วนทางออก วงแหวนรอบนอก 7 ของดิฟฟิวเซอร์ประกอบกับปลอกด้านนอกซึ่งเป็นช่อง 9 ซึ่งอากาศถูกนำผ่านหน้าแปลน 10 ไปยังหน่วยของระบบควบคุมเครื่องยนต์อัตโนมัติ

หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงสิบสอง 17 ท่อร่วมของ 12 วงจรแรกและ 13 วงจรที่สองพร้อมท่อยี่สิบสี่ 14 สำหรับจ่ายเชื้อเพลิงให้กับหัวฉีดได้รับการติดตั้งบนตัวถัง KS ในการจุดไฟ TBC ในห้องเผาไหม้ จะมีการติดตั้งหัวเทียน 15 หนึ่งหลอดในหลอดเปลวไฟสองหลอด การจุดระเบิดของเชื้อเพลิงในหลอดเปลวไฟอีกหลอดหนึ่งเกิดขึ้นผ่านท่อส่งเปลวไฟ 16 ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อถ่ายโอนเปลวไฟ 17

ท่อเปลวไฟได้รับการแก้ไขไม่ให้เคลื่อนที่ในทิศทางแนวรัศมีในส่วนหน้าโดยใช้หัวฉีด และในส่วนด้านหลังจะมีวงแหวนของตัวสะสมก๊าซรองรับ ในทิศทางตามแนวแกน หลอดเปลวไฟสิบในสิบสองหลอดได้รับการแก้ไขโดยใช้ไม้แขวนเสื้อ 18 และหลอดเปลวไฟสองหลอดได้รับการแก้ไขโดยใช้หัวเทียน ผนังท่อเปลวไฟมีรู 19 และ 20 สองแถวสำหรับจ่ายอากาศไปยังโซนหลักและโซนผสมตามลำดับ ตามพื้นผิวด้านข้างของหน้าแปลน 21 ท่อเปลวไฟจะเชื่อมต่อกันและตามพื้นผิวด้านบนและด้านล่างจะประกอบเข้าด้วยกันแบบยืดไสลด์ด้วยวงแหวนของตัวสะสมก๊าซ วงแหวนของตัวสะสมก๊าซจะสร้างช่องวงแหวนซึ่งมีการไหลของก๊าซโดยมีอุณหภูมิและความดันไม่สม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงน้อยที่สุดและเกิดแผนภาพรัศมีที่ต้องการที่ทางออกจากเตาเผา ส่วนด้านหลังของวงแหวนสะสมก๊าซด้านนอกคือตัวเครื่องหัวฉีด 22 TVD

มีการติดตั้งท่อบายพาสสิบสองท่อ 23 บนหน้าแปลนของปลอกด้านนอกซึ่งผ่านส่วนการไหลของ CS และสอดเข้าไปในบุชชิ่งที่ปลอกด้านใน ท่อส่งน้ำมันอากาศและระบบระบายอากาศของเครื่องยนต์ผ่านท่อบายพาสและช่องที่อยู่ใต้ตัวเรือนภายในยังสื่อสารกับวงจรด้านนอกด้วย สำหรับการควบคุมการส่องกล้องของ CS จะมีช่องสิบสองช่อง 24 อยู่ที่ลำตัวด้านนอก

ใน KS วงแหวน (รูปที่ 5.4) มีการติดตั้งท่อเปลวไฟ 3 หนึ่งท่อระหว่างตัวเครื่องด้านนอก 1 และด้านใน 2 ที่สร้างช่องวงแหวน

ตัวเรือน KS พร้อมด้วยใบพัด 4 ของคอมเพรสเซอร์จะรวมอยู่ในวงจรกำลังของเครื่องยนต์ ที่ทางออกของใบพัดนำคอมเพรสเซอร์ จะมีการติดตั้งวงแหวนกระจายอากาศด้านนอก 5 ซึ่งเมื่อรวมกับผนังของโครงด้านในจะทำให้เกิดการกระจายตัวแบบวงแหวน

ปริมาตรการทำงานของท่อเปลวไฟเป็นช่องว่างรูปวงแหวนระหว่างผนังด้านนอก 6 ผนังด้านใน 7 และแผ่นด้านหน้า 8

ข้าว. 5.4. แหวน CS:

1 - ปลอกด้านนอก; 2 - ร่างกายภายใน; 3 - ท่อเปลวไฟ; 4 - ใบพัดคอมเพรสเซอร์ 5 - วงแหวนกระจายภายนอก; 6 - ผนังด้านนอกของท่อเปลวไฟ; 7 - ผนังด้านในของท่อเปลวไฟ; 8 - จานหน้า; 9 - ระบบกันสะเทือนของท่อเปลวไฟ; 10 - สายพานระบบทำความเย็น; 11 - รูเจาะ; 12 - รูสำหรับจ่ายอากาศไปยังโซนหลัก 13 - รูโซนผสม 14 - กระบังหน้า; 15 - บุชชิ่ง;

16 - หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง; 17- ท่อร่วมเชื้อเพลิง; 18 - ช่องอากาศเข้า;

19 - หน้าแปลนไล่อากาศ 20 - ผนังด้านในของปลอกด้านนอก; 21 - อุปกรณ์หัวฉีดกังหัน

จากการเคลื่อนที่ไปตามแกนเครื่องยนต์ ท่อเปลวไฟจะถูกยึดโดยระบบกันสะเทือน 9 ผนังของท่อเปลวไฟจะทำโดยการหมุน อากาศสำหรับระบายความร้อนของผนังจะถูกส่งผ่านสายพานหลายรู 10 นอกจากนี้สำหรับการทำความเย็นเฉพาะที่ผนังยังมีรูเล็ก ๆ 11 รู เพื่อจัดระเบียบการเผาไหม้ อากาศจะเข้าสู่ท่อเปลวไฟเข้าไปใน FU เข้าไปในรู 12 ในโซนหลักและรู 13 ในโซนผสม เพื่อเพิ่มพลังการเจาะทะลุของไอพ่นอากาศจึงมีการติดตั้งกระบังหน้า 14 และบูช 15 ไว้ในรู เชื้อเพลิงจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ผ่านหัวฉีด 16 พร้อมสเปรย์ลม เชื้อเพลิงถูกส่งไปยังหัวฉีดผ่านท่อร่วม 17 วงแหวนรอบนอกของดิฟฟิวเซอร์ก่อตัวพร้อมกับปลอกด้านนอกซึ่งเป็นช่อง 18 ซึ่งอากาศถูกดึงผ่านหน้าแปลน 19

ปลอกด้านนอกของ CS มีผนังสองชั้น ผนังด้านใน 20 เป็นส่วนการไหลของห้องเผาไหม้และปกป้องผนังด้านนอกจากการไหลของความร้อนจากท่อเปลวไฟร้อน ผนังด้านนอกของตัวเครื่องมีกำลังไฟ มันดูดซับแรงจากแรงดันภายในและแรงตามแนวแกน อากาศที่นำมาจากห้องเผาไหม้จะไหลผ่านระหว่างผนังของตัวเครื่องเพื่อทำให้กังหันเย็นลง

นอกเหนือจากแผนพื้นฐานที่พิจารณาแล้ว ยังมี CS จำนวนมากที่มีคุณสมบัติการออกแบบที่ตรงตามข้อกำหนดสำหรับ CS ที่เฉพาะเจาะจง

ดังนั้นตามการออกแบบ FU ของท่อเปลวไฟ KS จึงมีความโดดเด่นระเหยและ หลายหัวฉีด.

ห้องเผาไหม้แบบระเหยนั้นแตกต่างจากห้องทั่วไปเมื่อมีอุปกรณ์ระเหยแบบพิเศษซึ่งมีหัวฉีดจ่ายเชื้อเพลิงและอากาศจำนวนเล็กน้อยเพื่อให้ TBC ไม่จุดติดไฟในอุปกรณ์ระเหย

ขึ้นอยู่กับทิศทางของการไหลที่ไหลผ่าน CS พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นตรงผ่าน , (ทั้งหมดที่กล่าวถึงข้างต้น) และกระแสทวน ซึ่งกระแสน้ำจะเปลี่ยนทิศทาง

ในเครื่องยนต์กังหันก๊าซอุตสาหกรรมมีการใช้เครื่องสันดาปวงแหวนแบบท่ออย่างกว้างขวางเนื่องจากในกรณีนี้หนึ่งในสถานที่แรก ๆ ถูกครอบครองโดยข้อกำหนดสำหรับความสามารถในการผลิตในการดำเนินงาน (ความสามารถในการเปลี่ยนส่วนประกอบของตัวเผาไหม้ในการทำงานจนถึงการเปลี่ยนท่อเปลวไฟ ).

5.3. องค์ประกอบโครงสร้างหลักของสถานีคอมเพรสเซอร์

ห้องเผาไหม้ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างและการทำงานหลักดังต่อไปนี้: ดิฟฟิวเซอร์, ท่อเปลวไฟ, หัวฉีด, ตัวเรือน, ระบบจุดระเบิด แม้จะมีฟังก์ชั่นที่เหมือนกัน แต่ก็มีการออกแบบ CS และองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบที่หลากหลาย โซลูชันทางเทคนิคแต่ละข้อมีเหตุผลที่เป็นกลาง ประเพณีและประสบการณ์ของบริษัทพัฒนามีความสำคัญไม่น้อย

การออกแบบสถานีคอมเพรสเซอร์ได้รับการพัฒนาตามรูปแบบที่เลือกและข้อมูลเริ่มต้น แหล่งข้อมูลประกอบด้วย:

ข้อมูลที่กำหนดโดยการคำนวณการออกแบบของสถานีคอมเพรสเซอร์

พารามิเตอร์ตัวกระจาย;

ขนาดของท่อเปลวไฟและช่องอากาศ

จำนวนหัวฉีด

ตำแหน่งของรูหลักสำหรับจ่ายอากาศให้กับท่อเปลวไฟ

การกระจายอากาศตามท่อเปลวไฟ

ขนาดการเชื่อมต่อของส่วนการไหลและตัวเรือนของคอมเพรสเซอร์และกังหัน

วงจรกำลังของเครื่องยนต์ (ตำแหน่งของตลับลูกปืน)

แผนภาพการไหลของเครื่องยนต์ทุติยภูมิ (การส่งผ่านท่อผ่านสถานีคอมเพรสเซอร์เพื่อให้มั่นใจในการทำงานของที่ยึดเครื่องยนต์ ระบบทำความเย็น ฯลฯ )

ข้อกำหนดสำหรับการยึดชุดมอเตอร์และส่วนประกอบบนตัว CS

5.3.1. ดิฟฟิวเซอร์

ดิฟฟิวเซอร์เป็นช่องทางขยายซึ่งความเร็วการไหลลดลง และพลังงานจลน์ส่วนหนึ่งถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์ ซึ่งแสดงโดยการเพิ่มขึ้นของความดันสถิต

เครื่องกระจายกลิ่นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

มีการสูญเสียไฮดรอลิกน้อยที่สุด

มีความยาวขั้นต่ำ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสนามความเร็วและความดันคงที่ก่อนที่จะเข้าสู่ท่อเปลวไฟ (กล่าวคือ ไม่มีการแยกการไหล)

ใน Tubular CS ตัวกระจายอากาศถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของหัวฉีดแยกสำหรับท่อเปลวไฟแต่ละหลอดโดยมีการเพิ่มขึ้นแบบไอโซกราเดียนต์ในพื้นที่การไหล

ใน CS แบบ tubular-ring และ annular ก่อนหน้านี้มีการใช้ตัวกระจาย 1 ในรูปแบบของช่องวงแหวนที่ทำโปรไฟล์ซึ่งเกิดจากส่วนนอก 2 และ 3 ด้านในของ CS รวมถึงการเปลี่ยนแปลงพื้นที่แบบไอโซกราเดียนต์ (รูปที่ 5.5, a) ตัวกระจายอากาศดังกล่าวให้การสูญเสียแรงดันรวมต่ำที่สุดและมีสนามความเร็วสม่ำเสมอที่สุดที่ทางออก แต่มีความยาวค่อนข้างมาก ข้อเสียอีกประการหนึ่งของดิฟฟิวเซอร์ดังกล่าวก็คือไม่สามารถทำงานได้โดยไม่หยุดชะงักของการไหลในทุกโหมดการทำงานของเครื่องยนต์

เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการไหลของอากาศที่ต้องการในช่องของ KS วงแหวนและแรงดันตกเท่ากันที่ผนังด้านนอกและด้านในของท่อเปลวไฟก่อนเข้าสู่ท่อเปลวไฟ 4 แฟริ่ง 5 ได้รับการติดตั้งในดิฟฟิวเซอร์ของ KS วงแหวน ซึ่งแยกการไหลตามช่องวงแหวนด้านนอกและด้านใน (รูปที่ 6.29, b) หรือสร้างตัวกระจายสัญญาณแบบสองช่องด้วยตัวแยกการไหล 6 (รูปที่ 6.29, c)

ข้าว. 5.5. เครื่องกระจายกลิ่น KS:

a - มีการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่แบบ isogradient; b - พร้อมตัวแยกการไหล

c - สองช่องทางพร้อมการแยกกระแสคงที่

1 - ตัวกระจาย; 2 - ตัวเรือนด้านนอก; 3 - ร่างกายภายใน; 4 - ท่อเปลวไฟ;

5 - แฟริ่ง; 6 - ตัวแยกการไหล

ในการออกแบบ CS สมัยใหม่ มีการให้ความสำคัญกับตัวกระจายลมแบบขั้นบันไดมากขึ้น ตัวกระจายดังกล่าวมีส่วนลักษณะสองส่วน (รูปที่ 5.5, d): ส่วนที่ค่อนข้างสั้นที่มีการขยายตัวของส่วนการไหลอย่างราบรื่น - ตัวกระจายล่วงหน้า 1 (ส่วนที่มีการไหลต่อเนื่อง) และส่วนที่มีการขยายตัวอย่างกะทันหัน 2 (ส่วนที่มีการแยกการไหลที่เสถียร ). ข้อดีของตัวกระจายลมแบบขั้นเมื่อเปรียบเทียบกับตัวกระจายลมแบบเรียบทั่วไป ได้แก่ ความยาวที่สั้นและความไวต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างการไหลของทางเข้าต่ำ อย่างไรก็ตาม ขณะเดียวกัน กลับมีการขาดทุนเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

5.3.2. หลอดเปลวไฟ

หลังจากเลือกโครงร่าง CS แล้ว เมื่อทำการคำนวณการออกแบบ จะมีการกำหนดพารามิเตอร์หลักของท่อเปลวไฟซึ่งทำหน้าที่เป็นข้อมูลเริ่มต้นสำหรับการพัฒนาการออกแบบ ซึ่งรวมถึง:

ปริมาตรท่อเปลวไฟ

การกระจายอากาศตามความยาวของท่อเปลวไฟ (พื้นที่ของส่วนการไหลของอุปกรณ์ด้านหน้า, จำนวนและขนาดของช่องเปิดในบริเวณการเผาไหม้และโซนผสม, จำนวนสายพานทำความเย็นและจำนวนรูตามแนวโซน)

จำนวนหัวฉีดและอุปกรณ์ด้านหน้า

ประเภทอุปกรณ์ด้านหน้า

ประเภทของระบบทำความเย็น

ท่อเปลวไฟในเครื่องเผาไหม้แบบท่อและแบบวงแหวนมักจะประกอบด้วยสองส่วน - ตัวท่อเปลวไฟเองและตัวสะสมก๊าซ (รูปที่ 5.6)

ข้าว. 5.6 ท่อเปลวไฟ:

tubular-ring KS: 1 - อุปกรณ์ด้านหน้า; 2 - หัวเพรียวบาง;

3 - ระบบระบายความร้อน; 4 - ช่องเปิดสำหรับจ่ายอากาศไปยังเขตการเผาไหม้และการผสม

5 - วงเล็บ; 6 - ท่อส่งเปลวไฟ;

b แหวน CS: - อุปกรณ์ด้านหน้า; 2 - ผนังวงแหวนด้านนอก; 3 - ผนังวงแหวนด้านใน; 4 - จานหน้า; 5 - แฟริ่ง; 6 - ช่องเปิดสำหรับจ่ายอากาศไปยังเขตการเผาไหม้และการผสม 7-วงเล็บ

ที่ส่วนหน้าของท่อเปลวไฟจะมี FU 1 (รูปที่ 5.6, a) ต่อไปตามความยาวของท่อเปลวไฟจะมีหัวที่เพรียวบาง 2 ตามด้วยผนังที่ประกอบด้วยส่วนต่างๆ และวงแหวนลูกฟูกที่เชื่อมเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมแบบจุด

การออกแบบท่อเปลวไฟใช้ระบบระบายความร้อนแบบฟิล์ม บนพื้นผิวของท่อเปลวไฟจะมีรูเพื่อจ่ายอากาศไปยังบริเวณเผาไหม้และโซนผสม จากการเคลื่อนที่ตามแนวแกน ท่อเปลวไฟจะถูกยึดเข้ากับตัวเครื่อง KS โดยใช้ฉากยึด 5 ฉากยึดจะอยู่ที่ส่วนหน้าถัดจาก FU และหัวฉีด เพื่อลดอิทธิพลของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของท่อเปลวไฟที่สัมพันธ์กับหัวฉีดเพื่อให้มั่นใจในความเสถียร พารามิเตอร์การทำให้เป็นละอองและการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศใน FU ในการถ่ายโอนเปลวไฟจากท่อเปลวไฟหนึ่งไปยังอีกท่อหนึ่งในขณะที่เกิดการจุดระเบิด ท่อจะเชื่อมต่อถึงกันโดยท่อถ่ายโอนเปลวไฟ 6 และข้อต่อ

ตัวสะสมก๊าซในเครื่องสันดาปแบบท่อถูกสร้างขึ้นแยกกันสำหรับหลอดเปลวไฟแต่ละหลอด และในเครื่องสันดาปแบบวงแหวนแบบท่อ ก็สามารถแยกหรือมีรูปร่างเป็นวงแหวนก็ได้ โดยท่อเปลวไฟทั้งหมดของเครื่องยนต์จะถูกสอดเข้าไปในวงแหวน เพื่อชดเชยการขยายตัวของอุณหภูมิ ท่อเปลวไฟจะเชื่อมต่อกับตัวสะสมก๊าซโดยใช้การเชื่อมต่อแบบยืดไสลด์ หน้าแปลนด้านหลังของตัวสะสมก๊าซมักจะติดอยู่กับตัวเครื่องของอุปกรณ์หัวฉีดชุดแรกของกังหัน ผนังถังเก็บก๊าซมีระบบทำความเย็น

ท่อเปลวไฟ (รูปที่ 5.6, b) ประกอบด้วยอุปกรณ์ด้านหน้า 7, ผนังวงแหวนด้านนอก 2 และด้านใน 3 และแผ่นด้านหน้า 4 เพื่อลดความต้านทานไฮดรอลิกและการกระจายอากาศที่จำเป็นไปตามช่องวงแหวน แฟริ่ง 5 คือ ตั้งอยู่บริเวณด้านหน้าของท่อเปลวไฟ

มีระบบระบายความร้อนที่ผนัง ผนังด้านนอกและด้านในมีรู 6 รูสำหรับจ่ายอากาศไปยังบริเวณเผาไหม้และโซนผสม จากการเคลื่อนที่ในแนวแกนและแนวรัศมี ท่อเปลวไฟจะถูกยึดเข้ากับตัวเครื่อง KS โดยใช้ขายึดหลายอัน 7 การเชื่อมต่อกับตัวเครื่องหัวฉีดจะทำแบบยืดไสลด์เพื่อชดเชยการขยายตัวทางความร้อน

วัสดุต่อไปนี้ใช้สำหรับการผลิตท่อเปลวไฟและตัวสะสมก๊าซ:

สแตนเลส - สูงถึงอุณหภูมิ 800 °C;

โลหะผสมทนความร้อนที่มีนิกเกิลและโครเมียม - สูงถึงอุณหภูมิ 900...1100 °C

5.3.2.1. อุปกรณ์ด้านหน้า

CS ที่รู้จักเกือบทั้งหมดมี FU ของตัวเองซึ่งมีการออกแบบที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างคลาสสิกของ FU ในรูปแบบของตัวเครื่องที่เพรียวบางไม่ดี ได้แก่ หัวเจาะรูของท่อเปลวไฟ 1 และหัวฉีดทรงกรวย 2 ซึ่งติดตั้งอยู่ที่ส่วนหน้าของท่อเปลวไฟ (รูปที่ 5.7) FU ดังกล่าวมีความต้านทานไฮดรอลิกเพิ่มขึ้น การก่อตัวของส่วนผสมเกิดขึ้นไม่เพียงพอ ส่งผลให้การเผาไหม้สมบูรณ์ค่อนข้างต่ำและมีการปล่อยมลพิษในระดับสูง

วิธีหนึ่งในการได้รับ TBC ที่เป็นเนื้อเดียวกันในโซนปฐมภูมิของ CS คือการใช้ FU แบบระเหย (ดูรูปที่ 5.7)

ใน FU ที่มีตัวหมุนใบพัดตามแนวแกน 4 หรือ 5 (ดูรูปที่ 5.7) ขนาดของโซนกระแสย้อนกลับจะถูกกำหนดโดยระดับการหมุนของการไหล ระดับของการหมุนของการไหลขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหลของอากาศจากตัวหมุนวนและมุมของการติดตั้งใบพัด การสูญเสียทางไฮดรอลิกใน vortex FU นั้นต่ำกว่าใน slotted และทรงกรวยอย่างมาก

ข้าว. 5.7. อุปกรณ์ด้านหน้า CS:

1 - หัวเหล็กฉากเจาะรู; 2 - หัวฉีดทรงกรวย; 3 - FU แบบระเหย;

4 - เครื่องหมุนวนใบมีดตามแนวแกน; 5 - ใบมีดหมุนวนรัศมี;

6 - FU หมุนวนรวม; 7 - เจ็ทหมุนวน; 8 - การแนบหัวฉีด

ปัจจุบัน vortex FU จำนวน 6 ตัวรวมกันส่วนใหญ่จะใช้ใน CS นอกเหนือจากฟังก์ชันการรักษาเสถียรภาพของเปลวไฟแล้ว ยังเตรียมการเตรียม TBC เบื้องต้น (การฉีดพ่น การผสมให้ได้ความเข้มข้นและระดับความเป็นเนื้อเดียวกันที่ต้องการ)

FU แบบหมุนวนสมัยใหม่ประกอบด้วยตัวหมุนวนในแนวแกน, เจ็ท 7 และ (หรือ) สองแกนขึ้นไปและชุดประกอบหัวฉีด 8 ที่มีรูปแบบต่างๆ (รูปที่ 5.7) ด้วยความช่วยเหลือของ FU ดังกล่าว คุณจึงสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดที่จำเป็นเกือบทั้งหมดในปัจจุบันได้

ข้อกำหนดหลักประการหนึ่งสำหรับ CS ซึ่งรับประกันได้ด้วยความช่วยเหลือของ FU เป็นหลัก คือขีดจำกัดที่กว้างของการเผาไหม้ที่มั่นคง

ขอให้เราพิจารณาหลักการทำงานของ FU โดยใช้ตัวอย่างการทำงานของ FU ทั่วไปที่เกิดขึ้นจากตัวหมุนแบบใบพัด 7 และกรวยทรานซิชัน 2 ระหว่างตัวหมุนวนและส่วนทรงกระบอกของท่อเปลวไฟ โครงสร้างการไหลที่เกิดขึ้นด้านหลัง FU ดังกล่าวจะแสดงเป็นแผนผังในรูปที่ 1 5.8.

พื้นฐานทางกายภาพสำหรับการรักษาเสถียรภาพของเปลวไฟคือการสร้างโซนแรงดันต่ำที่ส่วนหัวของท่อเปลวไฟ ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการพ่นก๊าซด้วยไอพ่นทรงกรวยของอากาศ 3 ที่สร้างขึ้นโดยตัวหมุนวน การไหลของก๊าซจากภายในไอพ่นทรงกรวยจะได้รับการชดเชยด้วยการเพิ่มจากพื้นที่ที่อยู่ห่างจาก FU เล็กน้อย เป็นผลให้เกิดกระแสย้อนกลับโซน 4 ซึ่งส่วนหนึ่งของก๊าซร้อนเคลื่อนไปทางการไหลของอากาศหลัก เชื้อเพลิงที่แยกเป็นอะตอม 5 จะถูกจ่ายโดยหัวฉีด 6 ไปยังโซนการไหลย้อนกลับ

ข้าว. 5.8. โครงสร้างการไหลและความเสถียรของเปลวไฟด้านหลังอุปกรณ์ด้านหน้าของห้องเครื่องยนต์กังหันแก๊ส:

1 - ใบมีดหมุนวน; 2 - กรวยทรานซิชัน; 3 - เจ็ททรงกรวย;

4 - โซนกระแสย้อนกลับ; 5 - กรวยเชื้อเพลิง; 6 - หัวฉีด; 7 - โซนป้องกันเปลวไฟ; 8 - ขอบเขตของโซนกระแสย้อนกลับ 9 - แผนภาพความเร็วตามแนวแกน

10 - แผนภาพความดัน; 11 - เส้นปัจจุบัน

โครงสร้างการไหลในส่วนหัวของท่อเปลวไฟ ดังแสดงในรูปที่ 1 5.8 การใช้แผนภาพความเร็ว 9 แผนภาพความดัน 10 และเส้นกระแส 77 ทั้งในระหว่างการเป่าเย็นและที่สถานีคอมเพรสเซอร์ที่ทำงานจะเหมือนกันในเชิงคุณภาพ

5.4. หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง

ในบรรดาการออกแบบหัวฉีดที่หลากหลาย หัวฉีดแบบแรงเหวี่ยงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องเผาไหม้หลักของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ

แผนภาพของหัวฉีดแบบแรงเหวี่ยงที่ง่ายที่สุดแสดงไว้ในรูปที่ 1 5.9.

ข้าว. 5.9. แผนภาพหัวฉีดแบบแรงเหวี่ยง:

1 - ช่องวงสัมผัส; 2 - ห้องหมุน;

3 - หัวฉีด; 4 - กระแสน้ำวนของอากาศ

เชื้อเพลิงในหัวฉีดจะเข้าสู่ช่องวงสัมผัส 1 ของห้องหมุนวน 2 และเกิดการหมุนวนครั้งแรก ในห้องบิด เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางการบิดลดลง องค์ประกอบความเร็วเส้นรอบวงจะเพิ่มขึ้นและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่สำคัญเกิดขึ้น ฟิล์มบาง ๆ ที่มีหน้าตัดเป็นรูปวงแหวนถูกสร้างขึ้นในหัวฉีดเอาต์พุต 3 ซึ่งที่ทางออกจากหัวฉีดจะแตกออกเป็นหยดเล็ก ๆ ทำให้เกิดฟิล์มทรงกรวยของเชื้อเพลิงที่ทำให้เป็นอะตอม ในกรณีนี้ กระแสน้ำวนอากาศ (แก๊ส) 4 จะก่อตัวขึ้นตามแกนของหัวฉีด ยิ่งความเร็วของเชื้อเพลิงที่ทางออกของหัวฉีดสูงขึ้นเท่าไร หยดก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดสภาวะที่เอื้ออำนวยมากขึ้นในการสร้าง TBC เครื่องแบบ

ขนาดของความเร็วน้ำมันเชื้อเพลิงที่ทางออกของหัวฉีดจะถูกกำหนดโดยแรงดันตกคร่อมหัวฉีด โดยทั่วไป แรงดันตกและการไหลของเชื้อเพลิงผ่านหัวฉีดมีความสัมพันธ์กันตามความสัมพันธ์:

GT = K (Δ P ) 0.5

ที่ไหนเค - ค่าสัมประสิทธิ์การไหลโดยคำนึงถึงพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของหัวฉีดและขนาดของปริมาณ GT และ Δ P ,

∆พี - แรงดันตกคร่อมหัวฉีด

ปั๊มเชื้อเพลิงที่ใช้ในปัจจุบันให้แรงดันสูงสุดที่ด้านหน้าหัวฉีดประมาณเท่ากับ 75...80กก./ซม2.

ตัวอย่างของการออกแบบหัวฉีดสองหัวฉีดแบบสองวงจรแบบแรงเหวี่ยงของเครื่องยนต์ PS-90A แสดงในรูปที่ 1 5.10.

ข้าว. 5.10. หัวฉีด:

1 - ตัวหัวฉีด; 2 - แก้ว; 3 - ปลอกสำหรับเป่าปลายหัวฉีด; 4 - เครื่องพ่นสารเคมีวงจรรอง;

5 - เครื่องพ่นสารเคมีวงจรหลัก; 6 - อะแดปเตอร์สเปรย์น้ำมันเชื้อเพลิง;

7 - แหวนปิดผนึก;

8 - หลอด; 9 - บุชชิ่ง; 10- บุชชิ่ง; 11 - การบัดกรี; 12 - แหวนปิดผนึก; 13 - ฉนวนกันความร้อน;

14 - ปลอกป้องกันความร้อน;

15 - การติดตั้งวงจรหลัก

16 - การติดตั้งวงจรรอง

17- ไส้กรองน้ำมันเชื้อเพลิง;

18 - ช่องเชื้อเพลิงของวงจรหลัก; 19 - ช่องเชื้อเพลิงของวงจรทุติยภูมิ

หัวฉีดประกอบด้วยตัวเครื่อง 7 กระจก 2 เชื่อมด้วยปลอก 3 ซึ่งจะนำอากาศไปเป่าปลายหัวฉีด แก้วด้วยความช่วยเหลือของด้ายกดแพ็คเกจขององค์ประกอบการจ่ายเชื้อเพลิงเข้ากับร่างกายด้วยแรงบิดที่กระชับสูง: เครื่องฉีดน้ำ 4 ของวงจรที่สอง, เครื่องฉีดน้ำ 5 ของวงจรแรก, อะแดปเตอร์ - ผู้จัดจำหน่ายเชื้อเพลิง 6 และโอริง 7 การเชื่อมต่อแบบเกลียวถูกปิดผนึกโดยการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน การแยกช่องเชื้อเพลิงภายในตัวถังทำโดยใช้ท่อ 8 และบุชชิ่ง 9 และ 10 ซีลของท่อ 8 และบุชชิ่ง 9 พร้อมตัวถังทำโดยการบัดกรีที่อุณหภูมิสูง 77 และบุชชิ่ง 10 ทำโดยอาร์กอน - การเชื่อมอาร์คและวงแหวนซีล 12 ทำจากกราไฟท์ที่ขยายตัวด้วยความร้อน ตัวหัวฉีดหุ้มฉนวนภายนอกด้วยไฟเบอร์กลาส 13 ซึ่งได้รับการป้องกันจากการไหลของอากาศด้วยปลอก 14 มีการติดตั้งตัวกรอง 17 ในข้อต่อ 15 และ 16 ตามลำดับของวงจรที่หนึ่งและที่สอง เพื่อป้องกันการโค้กของน้ำมันเชื้อเพลิงในระดับต่ำ - วงจรปฐมภูมิไหล ช่อง 18 เกือบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นภายในช่อง 19 ของวงจรวงจรที่สองที่มีการไหลสูง

5.5. ระบบจุดระเบิด GTE

ระบบจุดระเบิดใช้ในการจุด TBC ในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์

ระบบจุดระเบิดให้:

การจุดระเบิด TBC เริ่มต้นเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์

จ่ายพลังงานความร้อนให้กับ TBC เมื่อทำงานในสภาพอากาศที่รุนแรง (ฝนตก หมอก ลมแรง ฯลฯ) ในโหมดสูงสุดหรือโหมดฉุกเฉิน ตลอดจนตามคำสั่งจากแผงควบคุม

ระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์มักจะประกอบด้วยหน่วยจุดระเบิดหนึ่งหรือสองชุด (รูปที่ 5.11) หัวเทียนสองตัว (รูปที่ 5.12) สายไฟฟ้าแรงต่ำและไฟฟ้าแรงสูงพร้อมอุปกรณ์สำหรับเชื่อมต่อกับหน่วยและหัวเทียน

ข้าว. 5.11. หน่วยจุดระเบิด:

1 - ขั้วต่อ "พลังงาน"; 2 - ขั้วต่อ "ควบคุม"; 3 - ขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อสายไฟแรงสูง 4 - วงเล็บ; 5 - ร่างกาย; 6 - ปก

นอกเหนือจากข้อกำหนดทั่วไปสำหรับระบบจุดระเบิดแล้ว ยังมีข้อกำหนดเพิ่มเติมอีกด้วย:

ความน่าเชื่อถือของการจุดระเบิด TBC ในพื้นที่ปฏิบัติการที่กำหนด

ความปลอดภัยจากการระเบิด

ข้าว. 5.12. หัวเทียนพร้อมฝาครอบป้องกัน:

1 - อิเล็กโทรดกลาง; อิเล็กโทรด 2 ด้าน; 3 - ฉนวน; 4 - ตัวเรือนหัวเทียน; 5 - หกเหลี่ยม; ปลอกป้องกัน 6 อัน; 7 - หน้าแปลน; ช่อง 8 บิต; 9 - ตัวสะท้อนแสงของปลอก; 10 - หน้าต่างสำหรับช่องอากาศเข้า

โดยรวมแล้วมีการผลิตระบบจุดระเบิดมากกว่า 190 ประเภททั่วโลก ซึ่งสามารถจำแนกได้ดังนี้:

ตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ (สำหรับการสตาร์ทเครื่องยนต์บนพื้นและขณะบิน)

ตามหลักการทำงาน (คาปาซิทีฟ, พลาสมา, เลเซอร์);

โดยกระแสไฟจ่าย (DC, AC);

โดยแหล่งพลังงาน (จากแหล่งพลังงานอัตโนมัติ - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่)

ตามโหมดการทำงาน (ระยะยาว ไม่ต่อเนื่อง ระยะสั้น โหมดคู่ที่มีระดับพลังงานการปล่อยที่แตกต่างกัน)

ตามแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจากชุดจุดระเบิดไปยังหัวเทียน (แรงดันต่ำ - แรงดันเอาต์พุตของชุดจุดระเบิดอยู่ที่ 2 ถึง 10 kV, ไฟฟ้าแรงสูง - แรงดันเอาต์พุตของชุดจุดระเบิดมากกว่า 10 kV)

โดยพลังงานสะสม (พลังงานต่ำ - สูงถึง 10 J, พลังงานสูง - มากกว่า 10 J)

ตามจำนวนช่อง (ช่องเดียว, สองช่อง)

ตามประเภทของหัวเทียนที่ใช้ (แบบมีหัวเทียน, แบบมีหัวเทียน)

ตามวิธีการรวมหัวเทียนในวงจรจำหน่าย (โดยมีการรวมหัวเทียนแบบขนานโดยมีการรวมหัวเทียนตามลำดับ)

ตามวิธีการจุดระเบิดของห้องเผาไหม้ (ด้วยการจุดระเบิดของห้องเผาไหม้โดยตรงจากหัวเทียน - ด้วยการจุดระเบิดโดยตรงโดยมีการจุดระเบิดของห้องเผาไหม้โดยตัวจุดสตาร์ท)

ตามวิธีการผลิตประกายไฟ (มีช่องว่างประกายไฟพร้อมสวิตช์พลังงานไทริสเตอร์)

ตามความสามารถในการควบคุมของชุดจุดระเบิด (ควบคุมด้วยระบบควบคุมในตัวไม่มีการควบคุม)

ตามประเภทของการจ่ายหัวเทียน (แบบสั่น, แบบเป็นระยะ)

ระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์กังหันแก๊สบางรุ่นรวมถึงตัวจุดไฟสตาร์ท (รูปที่ 5.13)

ข้าว. 5.13. เครื่องจุดไฟ:

1 - หัวเทียน; 2 - หัวฉีด; 3 - ห้องเผาไหม้

ตัวจุดสตาร์ทประกอบด้วยหัวเทียน 1 หัวฉีด 2 และห้องเผาไหม้ 3 ซึ่งประกอบอยู่ในตัวเรือนเดียว เชื้อเพลิงที่ถูกทำให้เป็นอะตอมโดยหัวฉีดจะถูกผสมในห้องเผาไหม้ของเครื่องจุดไฟกับอากาศ ผลที่ได้คือ TBC จะจุดประกายด้วยหัวเทียน

เปลวไฟที่เกิดจากตัวจุดสตาร์ทจะถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ประสิทธิภาพของเครื่องจุดไฟขึ้นอยู่กับตำแหน่งบนห้องเผาไหม้ ตลอดจนอุณหภูมิและความลึกของการเจาะคบเพลิงภายในท่อเปลวไฟ เครื่องจุดไฟสตาร์ทถูกติดตั้งในลักษณะที่คบเพลิงตกลงไปในบริเวณท่อเปลวไฟซึ่งมีความเข้มข้นของเชื้อเพลิงค่อนข้างสูงและความเร็วของชั้นการไหลของอากาศดริฟท์นั้นต่ำที่สุด

หน้า \* ผสานรูปแบบ 12

ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องยนต์ดีเซลคือต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ เนื่องจากเครื่องยนต์ประเภทนี้มีการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะต่ำในโหมดการทำงานพื้นฐาน และเชื้อเพลิงเองก็มีราคาถูกกว่าน้ำมันเบนซินอย่างเห็นได้ชัดในหลายประเทศ

ท่ามกลางข้อเสียของดีเซลเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน สิ่งเหล่านี้รวมถึง: ตัวบ่งชี้พลังงานที่ค่อนข้างต่ำ อุปกรณ์เชื้อเพลิงที่มีราคาแพงกว่าในการผลิตและบำรุงรักษา คุณภาพการสตาร์ทแย่ลง การปล่อยส่วนประกอบที่เป็นพิษบางอย่างเพิ่มขึ้นด้วยก๊าซไอเสีย และระดับเสียงที่เพิ่มขึ้น

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของเครื่องยนต์ดีเซลในรถยนต์นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการทำงานเป็นหลัก และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประเภทของห้องเผาไหม้และระบบฉีดเชื้อเพลิง ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลแบ่งออกเป็น แยกออกจากกัน(ห้องวอร์เท็กซ์และห้องปรีแชมเบอร์) กึ่งแยกและ ไม่มีการแบ่งแยก .

เครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเดียวบางครั้งเรียกว่าเครื่องยนต์ไดเร็กอินเจคชั่น

เครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แบบแยกส่วนโดยทั่วไปจะติดตั้งบนรถบรรทุกขนาดเล็กและรถยนต์นั่งส่วนบุคคล สิ่งนี้พิจารณาจากความจำเป็นในการลดระดับเสียงและการทำงานที่รุนแรงน้อยลง เมื่อลูกสูบเข้าใกล้ TDC อากาศจากปริมาตรหลักของห้องเผาไหม้จะถูกบังคับให้เข้าไปในปริมาตรเพิ่มเติม ทำให้เกิดประจุปั่นป่วนที่รุนแรงในนั้น ซึ่งส่งเสริมการผสมหยดน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศได้ดีขึ้น ข้อเสียของเครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แบบแบ่งคือ: ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นในตัวกลางทำความเย็นเนื่องจากพื้นผิวที่เพิ่มขึ้นของห้องเผาไหม้, การสูญเสียขนาดใหญ่เนื่องจากการไหลของประจุอากาศเข้าไปในห้องเพิ่มเติมและ ส่วนผสมที่เผาไหม้กลับเข้าไปในกระบอกสูบ นอกจากนี้ประสิทธิภาพการเริ่มต้นลดลง

เครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แบบไม่มีการแบ่งแยกมีอัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำและสตาร์ทได้ง่ายกว่า ข้อเสียของพวกเขาคือความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นของงานและทำให้ระดับเสียงรบกวนสูง

สำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงโดยสมบูรณ์ ผู้ผลิตจะเลือกอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่างจำนวนรูหัวฉีดในหัวฉีดและความเข้มของการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำวนของประจุในกระบอกสูบ เพื่อให้ไอพ่นเชื้อเพลิงครอบคลุมประจุอากาศทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ ยิ่งรูหัวฉีดเล็กลง การเคลื่อนที่ของประจุก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น ในเครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะ การเคลื่อนที่แบบหมุนของอากาศระหว่างจังหวะไอดีนั้นมั่นใจได้โดยการจัดเรียงช่องไอดีในแนวสัมผัส การมีอยู่ของหน้าจอที่วาล์ว และช่องสกรู (รูปหอยทาก) ที่ด้านหน้าไอดี วาล์ว. ในระหว่างกระบวนการอัด เมื่อลูกสูบเข้าใกล้ TDC อากาศจะไหลจากพื้นที่เหนือลูกสูบเข้าสู่ห้องเผาไหม้ในลูกสูบ เพิ่มความเข้มข้นของการเคลื่อนที่แบบหมุนของประจุใหม่ ดังนั้นเมื่อทำการซ่อมเครื่องยนต์ดีเซลจึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่องว่างระหว่างก้นลูกสูบกับฝาสูบนั้นสอดคล้องกับค่าที่ระบุในคำแนะนำ ด้วยช่องว่างที่ใหญ่ขึ้น ความเข้มของประจุปั่นป่วนจะไม่เพียงพอ เมื่อมีช่องว่างน้อยลง เมื่อรับภาระสูง ลูกสูบอาจเกิดการน็อคจากการชนหัว ในระหว่างการประกอบเครื่องยนต์ดีเซล ระยะห่างนี้จะถูกตรวจสอบโดยการติดตั้งแผ่นตะกั่วบนเม็ดมะยมลูกสูบ และหมุนเพลาข้อเหวี่ยงหลังจากขันน็อตหัวให้แน่น

การสตาร์ทเครื่องยนต์ดีเซล:

เครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องเผาไหม้แบบแยกส่วน (ห้องหมุนหรือห้องล่วงหน้า) มีคุณสมบัติในการสตาร์ทที่แย่กว่าเครื่องยนต์ดีเซลที่มีห้องไม่แบ่งอย่างมีนัยสำคัญ

เพื่ออำนวยความสะดวกในการสตาร์ท เครื่องยนต์ดีเซลแบบแยกห้องได้รับการติดตั้งหัวเผาไฟฟ้าที่ติดตั้งไว้ในห้องก่อนหรือห้องหมุน โดยทั่วไปแล้วหัวเทียนจะติดตั้งในเครื่องยนต์ดีเซลแบบไดเร็กอินเจคชั่น

เทียนมีทั้งแบบเปิดและปิดพร้อมคอยล์เรืองแสงหรือตัวทำความร้อน ผลิตโดยบริษัทเดียวกับที่ผลิตหัวเทียน ท่อหัวเทียนอยู่ในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อให้กรวยของเชื้อเพลิงที่แตกเป็นอะตอมกระทบเฉพาะปลายที่ร้อนเท่านั้น

ในช่วงที่มีการประเมินความเป็นพิษของก๊าซไอเสียโดยการปล่อย CO และ CH (ไฮโดรคาร์บอน) สื่อมวลชนทั่วไปตั้งข้อสังเกตว่าเครื่องยนต์ดีเซลมีความเป็นพิษต่ำที่สุดในบรรดาเครื่องยนต์สันดาปภายในทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ต่อมาเมื่อเริ่มผลิตน้ำมันเบนซินเชิงพาณิชย์โดยไม่มีเอทิลเหลว และเครื่องยนต์เบนซินเริ่มติดตั้งเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาสามองค์ประกอบที่ลดปริมาณ CO, CH, NOx ลง 90-95% ซึ่งเป็นความเป็นพิษต่ำของเครื่องยนต์ดีเซล เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินแล้วก็เริ่มเงียบลง

ความเป็นพิษที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นพิจารณาจากปัจจัยต่อไปนี้:

อันแรกก็คือ เครื่องฟอกไอเสียประสิทธิภาพต่ำ- เนื่องจากอัตราส่วนกำลังอัดและอัตราส่วนการขยายตัวของเครื่องยนต์ดีเซลจึงสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินมาก ดังนั้นอุณหภูมิของก๊าซไอเสียจึงไม่เพียงพอต่อการทำงานของคอนเวอร์เตอร์อย่างมีประสิทธิภาพ ในเรื่องนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ซึ่งเป็นพิษมากกว่า CO หลายสิบเท่า

ปัจจัยที่สอง - เพิ่มการปล่อยมลพิษในบางโหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการทำความร้อนผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์พร้อมกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ (อะโครลีนอัลดีไฮด์ ฯลฯ ) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารก่อมะเร็ง ประการที่สาม อนุภาคเขม่าเป็นพาหะของสารก่อมะเร็ง เมื่อเข้าไปในทางเดินหายใจจะทำให้เกิดเนื้องอกมะเร็ง เนื่องจากไม่มีประเทศใดที่ยังคงมีเครื่องวิเคราะห์ก๊าซความเร็วสูง จึงไม่มีทางที่จะกำหนดมาตรฐานการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ ดังนั้นผู้บัญญัติกฎหมายจึงใช้ตัวบ่งชี้ทางอ้อม - จำกัดการปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอนและอนุภาค

สาเหตุหลักสำหรับความเป็นพิษที่เพิ่มขึ้นและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์ดีเซลมีดังนี้:

คุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำ

ความผิดปกติของระบบจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง (อัตราส่วนอากาศส่วนเกินต่ำเกินไป, การจ่ายเชื้อเพลิงให้กับกระบอกสูบไม่สม่ำเสมอ, การกระจัดของเฟสการฉีด, การจ่ายเชื้อเพลิงไม่สม่ำเสมอระหว่างรอบ)

ปริมาณการใช้น้ำมันเพิ่มขึ้นเนื่องจากของเสียเนื่องจากการสึกหรอของชิ้นส่วนของกลุ่มลูกสูบกระบอกสูบ

ในเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ แรงดันบูสต์ต่ำเกินไป

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของน้ำมันดีเซลคือเลขซีเทนซึ่งบ่งบอกถึงความสามารถในการลุกติดไฟได้เอง

โดยจะพิจารณาจากการติดตั้งแบบสูบเดียวโดยการเปรียบเทียบกับส่วนผสมของเชื้อเพลิงอ้างอิง ซึ่งเลือกไว้เพื่อให้ระยะเวลาหน่วงการจุดระเบิดเท่ากับระยะเวลาหน่วงเวลาของเชื้อเพลิงทดสอบ หมายเลขซีเทนต้องมีอย่างน้อย 45 ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของเชื้อเพลิงและการมีอยู่ของสารเติมแต่งพิเศษอยู่ การเพิ่มจำนวนซีเทนทำได้โดยการเพิ่มปริมาณพาราฟินไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันเชื้อเพลิง ในเวลาเดียวกันคุณภาพการเริ่มต้นได้รับการปรับปรุง แต่ด้วยเลขซีเทน 50...55 ความสมบูรณ์ของการเผาไหม้จะลดลง

เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะวิเคราะห์ข้อควรพิจารณาโดยคร่าวๆ อย่างน้อยเป็นแนวทางในการเลือกโครงร่างและขนาดพื้นฐานของห้องเผาไหม้แบบดั้งเดิม ข้อมูลประเภทนี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าลักษณะการออกแบบพื้นฐานที่รับรองการทำงานของห้องเผาไหม้ถูกกำหนดอย่างไร

ในรูป รูปที่ 3.2(a) แสดงแผนผังของห้องเผาไหม้ที่ง่ายที่สุด - ช่องทรงกระบอกตรงที่เชื่อมต่อคอมเพรสเซอร์กับกังหัน น่าเสียดายที่อุปกรณ์ธรรมดาดังกล่าวไม่เหมาะสมเนื่องจากสูญเสียแรงดันมากจนไม่อาจยอมรับได้ การสูญเสียแรงดันเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็วการไหลของอากาศ เนื่องจากความเร็วลมที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์อยู่ใกล้กับ 150 ม./วินาที การสูญเสียแรงดันจึงอาจสูงถึงหนึ่งในสี่ของแรงดันที่เพิ่มขึ้นทั้งหมดในคอมเพรสเซอร์ เพื่อลดการสูญเสียแรงดันให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ ให้ใช้ ดังแสดงในรูป 3.2(b) ตัวกระจายอากาศ ซึ่งความเร็วลมจะลดลงประมาณ 5 เท่า

ส่วนเกิน (ไม่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้) ของอากาศจะถูกนำเข้าไปในท่อเปลวไฟด้านหลังโซนการเผาไหม้ ซึ่งจะถูกผสมกับผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่ร้อน ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของอากาศลดลงถึงระดับที่กังหันยอมรับได้

ห้องเผาไหม้ที่มีอยู่สามารถแบ่งออกเป็นประเภทหลัก ๆ ดังต่อไปนี้: ก) บุคคล; b) ส่วน (หลายท่อ); ค) แหวน; d) ท่อวงแหวน

นอกจากนี้ ห้องเผาไหม้ยังแบ่งออกเป็นแบบไหลตรงและไหลย้อน ในห้องที่มีการไหลโดยตรง อากาศเย็น (ทุติยภูมิ) จะเคลื่อนที่ในช่องวงแหวนระหว่างท่อเปลวไฟและตัวเครื่องในทิศทางเดียวกันกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ ในห้องทวนกระแส การไหลของอากาศเย็นจะมุ่งตรงไปยังการไหลของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ในท่อเปลวไฟ การใช้ห้องทวนกระแสในบางกรณีช่วยลดความซับซ้อนของโครงร่างโดยรวมของโรงงานกังหันก๊าซ และทำให้สามารถลดความยาวของห้องได้ แต่การสูญเสียแรงดันในห้องเหล่านั้นมักจะมากกว่าในห้องที่มีการไหลโดยตรง

กล้องแต่ละตัวอาจเป็นแบบระยะไกลหรือในตัวก็ได้ ห้องควบคุมระยะไกลในตัวเครื่องที่ประกอบแยกต่างหากได้รับการติดตั้งในหน่วยกังหันก๊าซที่อยู่ติดกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ กล้องเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้ในการติดตั้งแบบอยู่กับที่ และไม่ค่อยบ่อยนักในการติดตั้งแบบเคลื่อนที่ สำหรับห้องแบบบิวท์อิน ตัวเรือนจะวางอยู่บนตัวเรือนทั่วไปของเทอร์โบชาร์จเจอร์โดยตรงหรือประกอบเข้าด้วยกันในเชิงโครงสร้าง

ห้องเผาไหม้แต่ละห้องมีสองประเภท:

ทรงกระบอกและเชิงมุม ในห้องเผาไหม้ทรงกระบอก (รูปที่ 3.3) อากาศจะถูกแบ่งออกเป็นสองสาย: สายหลักและสายรอง อากาศปฐมภูมิจะไหลผ่านอุปกรณ์นำอากาศ 1 เข้าไปในท่อเปลวไฟ 4 โดยที่เชื้อเพลิงถูกจ่ายผ่านหัวฉีด 2 (หรือหัวเผา) การไหลของอากาศหลักจะถูกควบคุมโดยขึ้นอยู่กับการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงโดยการหมุนใบพัดของอุปกรณ์นำทางอากาศ 1 ซึ่งดำเนินการโดยใช้คันโยกควบคุมพิเศษ อากาศทุติยภูมิ (ทำความเย็น) จะถูกส่งผ่านช่องว่างวงแหวนระหว่างท่อเปลวไฟ 4 และตัวเรือนห้องเผาไหม้ 3 เมื่อเคลื่อนย้าย ผนังของท่อและตัวเรือนจะเย็นลงอย่างมาก เมื่อออกจากช่องว่างวงแหวน อากาศทุติยภูมิจะเข้าสู่ปริมาตร A ซึ่งจะผสมกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ซึ่งจะลดอุณหภูมิลงตามค่าที่กำหนด

เพื่อลดการหมุนวนของการไหลของก๊าซที่ทางออกจากห้องและเพื่อผสมอากาศทุติยภูมิกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ได้ดีขึ้น ใบพัด 5 จะถูกเชื่อมเข้ากับท่อเปลวไฟ โดยหมุนการไหลของอากาศทุติยภูมิในทิศทางตรงกันข้ามกับที่ติดกับท่อเปลวไฟ อากาศ.

ในห้องทรงกระบอกสามารถติดตั้งหัวฉีดได้หลายอันซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือในการทำงานและช่วยให้คุณควบคุมพลังงานความร้อนของห้องเผาไหม้โดยการเปลี่ยนจำนวนหัวฉีดที่ทำงาน ความเข้มความร้อนเชิงปริมาตรของห้องเหล่านี้คือ (20-30) 10 3 kW/m 3 ที่ความดัน 0.4-0.45 MPa และพลังงานความร้อนของห้องเผาไหม้ถึง 3,000 kJ/h การไหลของอากาศ - 2.5 10 5 m 3 / ชม.

ข้าว. 3.3 แผนผังของห้องเผาไหม้ทรงกระบอก

ข้อดีของห้องเผาไหม้ทรงกระบอกแต่ละห้องคือความเรียบง่ายของการออกแบบและการสูญเสียแรงดันที่ค่อนข้างต่ำถึง 1.5-3.0% ข้อเสียเปรียบหลักของกล้องเหล่านี้คือมวลและขนาดที่ใหญ่

ห้องเผาไหม้แบบแบ่งส่วน (หลายท่อ) เป็นการออกแบบที่รวมห้องทรงกระบอก (ส่วนต่างๆ) ที่ทำงานแบบขนานหลาย (6-16) ห้องเข้าด้วยกัน ซึ่งมักจะเชื่อมต่อถึงกันด้วยท่อส่งเปลวไฟ

ส่วนของห้องเผาไหม้หลายท่อ (รูปที่ 3.4) ประกอบด้วยท่อเปลวไฟและปลอก 8 ท่อเปลวไฟประกอบด้วยหัวที่ประกอบด้วยใบมีดหมุนวน 3, จาน 2 และกรวย 4 และตัวถังประกอบด้วย ส่วนทรงกระบอก 5 และส่วนทรงกรวยสองส่วนเชื่อมต่อระหว่างกันด้วยวงแหวนทรงกรวย 6

ข้าว. 3.4 ส่วนห้องเผาไหม้หลายท่อ

อากาศปฐมภูมิจะไหลผ่านท่อทางเข้า 1 เข้าไปในส่วนหัวของท่อเปลวไฟ ส่วนหนึ่งถูกส่งไปยังเขตการเผาไหม้ผ่านตัวหมุนวนของใบมีด 3 และส่วนที่เหลือจะผ่านรูจำนวนมากในจาน 2 และกรวย 4 นอกจากนี้บนส่วนทรงกระบอกของท่อเปลวไฟ 5 ยังมีรูอีกสองแถว โดยจะมีการจ่ายอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เพิ่มเติมที่หน่วยกังหันก๊าซเต็มพิกัด อากาศทุติยภูมิไหลผ่านช่องว่างวงแหวนระหว่างท่อเปลวไฟและท่อ 8 จากนั้นเข้าสู่โซนผสมผ่านรูสี่แถวในส่วนรูปกรวยของท่อเปลวไฟ 7 ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของอากาศเย็นที่เย็นเข้าสู่ท่อเปลวไฟผ่านทางท่อขนาดใหญ่ จำนวนรูเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กในวงแหวนทรงกรวย 6

ห้องเผาไหม้แบบแบ่งส่วนมักจะทำในรูปแบบของโมโนบล็อกเดียว ซึ่งทุกส่วนจะถูกปิดล้อมไว้ในตัวเรือนทั่วไป แต่ละส่วนมีหัวฉีดหนึ่งอันที่ฉีดเชื้อเพลิงไปตามทิศทางการไหล ห้องเผาไหม้แบบแยกส่วนมีขนาดกะทัดรัด ช่วยให้การเผาไหม้เชื้อเพลิงมีความสมบูรณ์สูง และทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ ข้อเสียคือการสูญเสียแรงดันค่อนข้างมาก (2.5-7.5%) พลังงานความร้อนของแต่ละส่วนเฉลี่ย (0.7-1.7) · 10 3 kW และบางครั้งก็ถึง 3.5 · 10 3 kW ความเข้มความร้อนเชิงปริมาตรของห้องประเภทนี้อยู่ในระดับสูง - (100-160) · 10 3 kW/m3

ในห้องเผาไหม้รูปวงแหวน (รูปที่ 3.5) โซนการเผาไหม้ I มีรูปร่างเป็นโพรงรูปวงแหวน โดยปกติจะมีความกว้าง 150-200 ม. ซึ่งประกอบขึ้นจากกระบอกสูบ 1 ใน 2 กระบอกสูบที่อยู่โคแอกเชียลอีกสองกระบอก (9 และ 8) ประกอบกันเป็น ปลอกห้อง อากาศปฐมภูมิจะเข้าสู่โซนการเผาไหม้ I ผ่านอุปกรณ์นำอากาศ 4 อากาศทุติยภูมิจะถูกส่งผ่านช่องว่างวงแหวน 6 และ 7 ไปยังหัวฉีดผสม 5 ซึ่งเข้าสู่โซน II ซึ่งจะผสมกับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิลดลง ในอุปกรณ์จ่ายอากาศ 4 ที่ทางเข้าโซนการเผาไหม้ I หัวฉีด 3 ตั้งอยู่ตลอดเส้นรอบวงทั้งหมด ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศและการเผาไหม้ที่ดีทั่วทั้งพื้นที่วงแหวนทั้งหมด จำนวนหัวฉีดสามารถเข้าถึง 10-20 แต่บางครั้งก็เป็นหัวฉีดแบบหมุนได้อันเดียว

ความเข้มความร้อนเชิงปริมาตรของห้องรูปวงแหวนมีค่าประมาณเดียวกันกับของห้องแบบแบ่งส่วน และการสูญเสียแรงดันจะสูงขึ้นเล็กน้อย (มากถึง 10%) เมื่อเปรียบเทียบกับห้องแบบแบ่งส่วน จะมีปริมาตรการทำงานน้อยกว่าและมีสนามอุณหภูมิของก๊าซที่ทางออกสม่ำเสมอมากกว่า แต่ห้องวงแหวนนั้นยากกว่าในการผลิตและปรับแต่ง และยากต่อการตรวจสอบระหว่างการปฏิบัติงาน

ข้าว. 3.5 แผนผังของห้องเผาไหม้วงแหวน

ห้องเผาไหม้แบบวงแหวนเป็นการผสมผสานโครงสร้างขององค์ประกอบของห้องตัดขวางและห้องวงแหวน เช่นเดียวกับห้องวงแหวน ฝาครอบของมันถูกประกอบขึ้นด้วยกระบอกสูบที่อยู่ด้านนอกและด้านในที่มีตำแหน่งโคแอกเซียลร่วมกัน และในช่องว่างวงแหวนระหว่างกระบอกสูบเหล่านี้จะมีชุดท่อเปลวไฟแยกกันพร้อมหัวฉีด ท่อเชื่อมต่อถึงกันด้วยท่อส่งเปลวไฟ ซึ่งออกแบบมาเพื่อถ่ายเทเปลวไฟ จุดไฟ และทำให้ความดันระหว่างท่อเท่ากัน ห้องแบบวงแหวนมีความเข้มทางความร้อนและการสูญเสียแรงดันโดยประมาณเท่ากับห้องแบบแบ่งส่วน มีขนาดกะทัดรัดกว่าห้องแบบวงแหวนและปรับแต่งได้ง่ายกว่า ท่อเปลวไฟขนาดเล็กทำให้การผลิตและการแยกชิ้นส่วนทำได้ง่ายขึ้น

ในการทำงานกับเชื้อเพลิงเหลว มักใช้หัวฉีดแบบแรงเหวี่ยงในห้องเผาไหม้ (รูปที่ 3.6) มีการออกแบบที่เรียบง่าย เชื่อถือได้ในการใช้งาน และตัดเชื้อเพลิงได้ดี เชื้อเพลิงถูกจ่ายให้กับหัวฉีดโดยปั๊ม 5 ภายใต้ความดันอย่างน้อย 1.0-1.5 MPa ขั้นแรกมันจะเข้าสู่โพรงวงแหวน 1 จากนั้นผ่านชุดของช่องสัญญาณที่อยู่ในวงสัมผัส 2 จะถูกส่งตรงไปยังห้องกระแสน้ำวน 3 ซึ่งจะได้รับการเคลื่อนที่แบบหมุนและการแปล เมื่อออกจากหัวฉีด เชื้อเพลิงจะถูกทำให้เป็นอะตอมภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยง

ในหัวฉีดแบบแรงเหวี่ยง สามารถปรับปริมาณการใช้เชื้อเพลิงได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไม่เกิน 2-2.5 เท่า เพื่อให้มั่นใจว่ามีการควบคุมที่หลากหลาย จึงมีการใช้หัวฉีดแบบสองขั้นตอนและหัวฉีดพร้อมบายพาสเชื้อเพลิง สำหรับหัวฉีดแบบสองขั้นตอน (สองวงจร) จะมีเพียงขั้นตอนแรกเพียงขั้นตอนเดียวเท่านั้นที่ทำงานที่อัตราการไหลต่ำ เพื่อเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ขั้นที่สองจึงเชื่อมต่ออยู่ด้วย สำหรับหัวฉีดที่มีการบายพาสน้ำมันเชื้อเพลิง ห้องวอร์เท็กซ์ 3 เชื่อมต่อกับวาล์วแบบปรับได้ 4 ซึ่งจะบายพาสส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงกลับเข้าไปในท่อจ่ายหรือเข้าไปในถังไหล 6

ข้าว. 3.6 หัวฉีดแบบแรงเหวี่ยงพร้อมบายพาสเชื้อเพลิง

ห้องเผาไหม้- วัตถุประสงค์ของห้องเผาไหม้คือการเพิ่มอุณหภูมิของของไหลทำงานเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศอัด แผนภาพห้องเผาไหม้แสดงในรูปที่. 3.7.

ข้าว. 3.7 ห้องเผาไหม้

การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่ฉีดผ่านหัวฉีด 1 เกิดขึ้นในบริเวณการเผาไหม้ของห้องซึ่งถูกจำกัดด้วยท่อเปลวไฟ 2 เฉพาะปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์และเข้มข้นเท่านั้นที่จะเข้าสู่โซนนี้ (อากาศนี้เรียกว่าอากาศปฐมภูมิ) .

อากาศที่เข้าสู่เขตการเผาไหม้จะผ่านเครื่องหมุนวน 3 ซึ่งส่งเสริมการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศได้ดี ในบริเวณเผาไหม้ อุณหภูมิของก๊าซสูงถึง 1300...2000°C ตามเงื่อนไขความแข็งแรงของใบพัดกังหันแก๊ส อุณหภูมิดังกล่าวไม่สามารถยอมรับได้ ดังนั้นก๊าซร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณการเผาไหม้ของห้องจึงถูกเจือจางด้วยอากาศเย็นซึ่งเรียกว่าทุติยภูมิ อากาศทุติยภูมิไหลผ่านช่องว่างวงแหวนระหว่างท่อเปลวไฟ 2 และตัวเรือน 4 ส่วนหนึ่งของอากาศนี้จะเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ผ่านทางหน้าต่าง 5 และส่วนที่เหลือจะผสมกับตาร้อนหลังท่อเปลวไฟ ดังนั้นคอมเพรสเซอร์จะต้องจ่ายอากาศไปยังห้องเผาไหม้มากกว่าความจำเป็นในการเผาไหม้เชื้อเพลิงหลายเท่า และผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ที่เข้าสู่กังหันจะถูกเจือจางอย่างมากด้วยอากาศและทำให้เย็นลง

ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์- เป็นพื้นที่ปิดซึ่งเป็นช่องสำหรับเผาไหม้เชื้อเพลิงก๊าซหรือของเหลวในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในห้องเผาไหม้จะมีการเตรียมส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงและเผา

พร้อมด้วยการสร้างส่วนผสมที่เหมาะสมที่สุด ⭐ ห้องเผาไหม้ควรช่วยให้ได้รับประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสูงและคุณภาพการสตาร์ทที่ดีของเครื่องยนต์ ขึ้นอยู่กับการออกแบบและวิธีการสร้างส่วนผสมที่ใช้ ห้องเผาไหม้ดีเซลแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

• ไม่มีการแบ่งแยก
• แยกออกจากกัน

ห้องเผาไหม้ที่ไม่มีการแบ่งแยกเป็นตัวแทนของปริมาตรเดียวและมักจะมีรูปร่างที่เรียบง่าย ซึ่งตามกฎแล้วจะสอดคล้องกับทิศทาง ขนาด และจำนวนไอพ่นเชื้อเพลิงในระหว่างการฉีด ห้องเหล่านี้มีขนาดกะทัดรัดและมีพื้นผิวทำความเย็นค่อนข้างเล็ก ซึ่งช่วยลดการสูญเสียความร้อน เครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้ดังกล่าวมีสมรรถนะทางเศรษฐกิจที่ดีและมีคุณภาพในการสตาร์ทที่ดี

ห้องเผาไหม้แบบไม่มีการแบ่งแยกมีรูปทรงที่หลากหลาย ส่วนใหญ่มักจะดำเนินการในเม็ดมะยมลูกสูบบางครั้งบางส่วนในเม็ดมะยมลูกสูบและบางส่วนในหัวกระบอกสูบซึ่งน้อยกว่าที่หัว

รูปภาพนี้แสดงการออกแบบห้องเผาไหม้แบบไม่มีการแบ่งแยก

ข้าว. ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลไม่มีการแบ่งประเภท: a - toroidal ในลูกสูบ; b - ครึ่งวงกลมในลูกสูบและฝาสูบ; c - ครึ่งวงกลมในลูกสูบ; g - ทรงกระบอกในลูกสูบ; d - ทรงกระบอกในลูกสูบพร้อมตำแหน่งด้านข้าง e - วงรีในลูกสูบ: g - บอลในลูกสูบ; h - toroidal ในลูกสูบที่มีคอ; และ - ทรงกระบอกที่เกิดจากหัวลูกสูบและผนังกระบอกสูบ k - กระแสน้ำวนในลูกสูบ; l - สี่เหลี่ยมคางหมูในลูกสูบ; ม. - ทรงกระบอกที่หัวใต้วาล์วไอเสีย

ในห้องเผาไหม้ที่แสดงในรูป a-d คุณภาพของการก่อตัวของส่วนผสมจะเกิดขึ้นได้โดยการทำให้เชื้อเพลิงเป็นอะตอมและจับคู่รูปร่างของห้องให้เข้ากับรูปทรงของคบเพลิงฉีดเชื้อเพลิง ห้องเหล่านี้ส่วนใหญ่มักใช้หัวฉีดแบบหลายรูและใช้แรงดันสูงในการฉีด ห้องดังกล่าวมีพื้นผิวระบายความร้อนน้อยที่สุด มีลักษณะเป็นอัตราส่วนกำลังอัดต่ำ

ห้องเผาไหม้ดังแสดงในรูป เอ๊ะ พวกมันมีพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนที่ได้รับการพัฒนามากขึ้น ซึ่งทำให้คุณสมบัติการสตาร์ทของเครื่องยนต์แย่ลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม โดยการแทนที่อากาศจากช่องว่างเหนือลูกสูบเข้าไปในปริมาตรห้องในระหว่างกระบวนการอัด จะสามารถสร้างกระแสน้ำวนที่รุนแรง ซึ่งมีส่วนช่วยในการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศได้ดี ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพของส่วนผสมที่สูง

ห้องเผาไหม้ที่แสดงในรูปใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงหลายชนิด มีลักษณะเฉพาะโดยมีกระแสประจุควบคุมอย่างเคร่งครัดเพื่อให้มั่นใจว่ามีการระเหยของเชื้อเพลิงและนำเข้าสู่เขตการเผาไหม้ในลำดับที่แน่นอน เพื่อปรับปรุงกระบวนการทำงานในห้องเผาไหม้ทรงกระบอกในส่วนหัวใต้วาล์วไอเสีย (รูปที่ ม.) จะใช้อุณหภูมิสูงของวาล์วไอเสียซึ่งเป็นหนึ่งในผนังของห้อง

ห้องเผาไหม้แบบแยกส่วน

ห้องเผาไหม้แบบแยกส่วนประกอบด้วยสองวอลุ่มแยกกันที่เชื่อมต่อถึงกันโดยหนึ่งหรือหลายช่องสัญญาณ พื้นผิวทำความเย็นของห้องดังกล่าวมีขนาดใหญ่กว่าห้องที่ไม่มีการแบ่งประเภทมาก ดังนั้นเนื่องจากการสูญเสียความร้อนจำนวนมาก เครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้แบบแบ่งมักจะมีคุณภาพทางเศรษฐกิจและการสตาร์ทที่แย่กว่า และตามกฎแล้ว อัตราส่วนกำลังอัดก็จะสูงขึ้น

อย่างไรก็ตามด้วยห้องเผาไหม้ที่แยกจากกันเนื่องจากการใช้พลังงานจลน์ของก๊าซที่ไหลจากช่องหนึ่งไปอีกช่องหนึ่งจึงเป็นไปได้ที่จะรับประกันการเตรียมส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศคุณภาพสูงเนื่องจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงค่อนข้างสมบูรณ์ สำเร็จและกำจัดควันที่ทางออก

ข้าว. ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลแบ่งออกเป็นประเภท: a - pre-chamber; b - ห้องกระแสน้ำวนในหัว; c - ห้องกระแสน้ำวนในบล็อก

นอกจากนี้ผลการควบคุมปริมาณของช่องเชื่อมต่อของห้องที่แยกจากกันสามารถลด "ความแข็งแกร่ง" ของการทำงานของเครื่องยนต์ได้อย่างมากและลดภาระสูงสุดบนชิ้นส่วนของกลไกข้อเหวี่ยง การลด "ความแข็ง" ของการทำงานของเครื่องยนต์ที่มีห้องเผาไหม้แบบแบ่งส่วนสามารถทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิของแต่ละส่วนของห้องเผาไหม้

การออกแบบตัวกล้อง

การออกแบบห้องเครื่องยนต์ (รูปที่ 6.1) สามารถแบ่งตามเทคโนโลยีออกเป็นสองส่วน: ตัวเรือน 1 และหัวผสม (หัวฉีด) 2

ตัวเครื่องประกอบด้วยส่วนทรงกระบอก 3 และหัวฉีด 4

ข้อมูลเริ่มต้นสำหรับการออกแบบห้องประการแรกคือขนาดทางเรขาคณิตและโปรไฟล์แก๊สไดนามิก (รูปที่ 6.2) ซึ่งถูกกำหนดระหว่างการคำนวณแก๊สไดนามิก จากนั้นคำนวณการก่อตัวของส่วนผสมและหัวฉีดคำนวณการไหลของความร้อนแก้ไขปัญหาการป้องกันความร้อนของผนังและเลือกวัสดุหลัก

ห้อง LRE ส่วนใหญ่มีการระบายความร้อนภายนอก ซึ่งสารหล่อเย็นจะไหลผ่านเส้นทางการทำความเย็นที่เกิดขึ้นระหว่างเปลือกด้านในและด้านนอกหรือผนังของห้องเผาไหม้และหัวฉีด ด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นในห้องเพาะเลี้ยงและคุณลักษณะพลังงานที่เพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์ จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนจากการไหลภายนอกที่เข้มข้นขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าการป้องกันความร้อนที่เชื่อถือได้ของผนังห้อง ทำได้โดยการเพิ่มความเร็วการไหล เครื่องทำความเย็น, การพัฒนาพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนของผนังโดยใช้ครีบ, ความปั่นป่วนของการไหล, โดยการสร้างความหยาบเทียมของท่อ นอกจากนี้ การระบายความร้อนภายนอกอย่างเข้มข้นต้องการให้ผนังด้านในมีความบางเพียงพอและทำจากวัสดุที่นำความร้อน เช่น โลหะผสมทองแดง

อย่างไรก็ตาม ด้วยแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในห้องเพาะเลี้ยงและเส้นทางการทำความเย็นซึ่งสูงถึงหลายสิบเมกะปาสคาล จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะรับประกันความแข็งแรงของโครงสร้างที่สูงด้วยผนังบางที่ทำจากวัสดุนำความร้อนซึ่งโดยปกติจะมีความแข็งแรงต่ำ

ดังนั้นขั้นตอนที่ยากที่สุดในการสร้างห้องคือการออกแบบและพัฒนาเส้นทางการทำความเย็นซึ่งมีรูปทรงและการเชื่อมต่อพลังงานที่แตกต่างกันมากมาย โปรดทราบว่าการออกแบบเส้นทางการทำความเย็นจะกำหนดลักษณะของโครงสร้างห้องทั้งหมด ความแข็งแรง ความน่าเชื่อถือในการทำความเย็น และคุณลักษณะของมวล ดังนั้นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของการออกแบบห้องเผาไหม้คือการออกแบบเส้นทางระบายความร้อน วิธีที่ง่ายที่สุดคือเส้นทางการทำความเย็นซึ่งสร้างขึ้นในรูปแบบของช่องสล็อตเรียบที่เกิดจากช่องว่างระหว่างเปลือกด้านในและด้านนอก (รูปที่ 6.3, a และ 6) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีปริมาณน้ำหล่อเย็นเพียงเล็กน้อย เพื่อให้มั่นใจถึงอัตราการไหลที่ต้องการ จึงจำเป็นต้องมีช่องว่างช่องว่างเล็กๆ น้อยๆ - น้อยกว่า 0.4...0.5 มม. ซึ่งในทางเทคนิคแล้วทำได้ยากมาก นอกจากนี้ ด้วยแรงดันสูงในเส้นทางการทำความเย็น เปลือกด้านในแบบบางจะสูญเสียความมั่นคงได้ง่าย - มีรูปร่างผิดปกติเนื่องจากความแข็งแกร่งไม่เพียงพอ

เส้นทางการทำความเย็นที่เรียกว่าเชลล์ที่เชื่อมต่อกันคือจะถูกกำจัดออกจากข้อเสียเหล่านี้ ยึดอย่างแน่นหนา ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดยนักออกแบบชาวโซเวียตชื่อดัง A.M. Isaev ในปี 1946 (เครื่องยนต์ U-400 และ U-1250) ขณะนี้มีแผนการออกแบบท่อระบายความร้อนที่มีเปลือกเชื่อมต่ออยู่มากมาย

ในรูป 6.3, วีแสดงเส้นทางที่เกิดจากการเชื่อมต่อเปลือกโดยการเชื่อมไฟฟ้าโดยใช้การประทับพิเศษ - กลมหรือวงรีที่ทำบนเปลือกนอก

ในรูป 6.4 เปลือกเชื่อมต่อกันโดยการบัดกรีหรือผ่านซี่โครงที่บดบนเปลือกด้านใน (รูปที่ 6.4, ก)หรือบัดกรีผ่านตัวเว้นวรรคลูกฟูกพิเศษ (รูปที่ 6,4, 6)

การออกแบบห้องแบบท่อเป็นเรื่องธรรมดาในเครื่องยนต์ของอเมริกา ในนั้น ตัวห้องเผาไหม้และหัวฉีดประกอบขึ้นจากท่อที่มีผนังบางพิเศษ (สูงถึง 0.3...0.4 มม.) ที่ทำจากวัสดุนำความร้อน ซึ่งมักมีส่วนประกอบของนิกเกิล ท่อเชื่อมต่อกันโดยการบัดกรี (รูปที่ 6.5) เพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งแกร่งของห้องแบบท่อ จึงมีการติดตั้งแถบกำลังพิเศษไว้ด้านนอก ทั้งในพื้นที่แยกกันและเป็นแถบกำลังต่อเนื่อง ในบางกรณีอาจวางท่อเป็นสองชั้น การออกแบบท่อที่แตกต่างกันอาจใช้โปรไฟล์รูปตัวยูที่บัดกรีเข้ากับเปลือกนอกของกำลัง

เครื่องยนต์สมัยใหม่ใช้สารออกซิไดเซอร์หรือเชื้อเพลิง หรือทั้งสองอย่างเป็นสารหล่อเย็น นอกจากนี้ เพื่อความสะดวกในการจัดวาง ลดความยาวของท่อที่จ่ายตัวทำความเย็น รวมทั้งลดความต้านทานไฮดรอลิกของเส้นทางการทำความเย็น บางครั้งตัวทำความเย็นจะถูกแบ่งออกเป็นหลายอัตราการไหล ซึ่งแต่ละส่วนจะทำให้ส่วนใดส่วนหนึ่งของห้องเผาไหม้เย็นลงหรือ หัวฉีด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ไฮโดรเจนเป็นสารหล่อเย็น ยิ่งไปกว่านั้น อัตราการไหลเพียงส่วนเดียวก็เพียงพอที่จะทำให้ห้องเย็นลง ในรูป รูปที่ 6.6 แสดงไดอะแกรมบางส่วนสำหรับการจ่ายสารหล่อเย็นไปยังเส้นทางทำความเย็นของห้องเพาะเลี้ยง

โครงการ ก- ง่ายที่สุด - การไหลของน้ำหล่อเย็นทั้งหมดไหลจากทางออกของหัวฉีดไปยังหัวห้องเผาไหม้ ในโครงการ ขส่วนปลายของปลาดุกจะถูกระบายความร้อนด้วยอัตราการไหลส่วนหนึ่งเนื่องจากมีความร้อนไหลน้อยกว่าที่นี่ รูปแบบนี้ทำให้สามารถลดการสูญเสียไฮดรอลิกในเส้นทางการทำความเย็น น้ำหนัก และขนาดโดยรวมของห้องได้โดยการลดความยาวของท่อจ่ายและใช้ท่อร่วมที่เล็กลง โครงการ วีและ ช- มีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ยังทำให้สามารถลดความยาวของท่อจ่าย ลดความต้านทานไฮดรอลิกของเส้นทางทำความเย็น และจ่ายสารหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าไปยังพื้นที่ที่มีการไหลของความร้อนสูงสุด (ส่วนที่เป็น Subsonic และวิกฤตของ หัวฉีด)

โครงการ ง- ตรงข้ามโครงการ ก.ที่นี่สารหล่อเย็นจะเข้าสู่เส้นทางการทำความเย็นจากด้านหัวผสม ข้อดีของโครงการนี้คือการลดความยาวของท่อจ่าย รูปแบบนี้เหมาะอย่างยิ่งกับการออกแบบห้องแบบท่อ ในกรณีนี้ตัวทำความเย็นจะถูกส่งผ่านส่วนหนึ่งของท่อไปยังส่วนที่ตัดของปลาดุกและอีกส่วนหนึ่งจะกลับไปที่หัวผสม -

องค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญของห้องคือเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำหล่อเย็นไหลสม่ำเสมอเข้าสู่เส้นทางทำความเย็นตามแนวเส้นรอบวง เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการติดตั้งตัวรวบรวมอินพุตพิเศษ (รูปที่ 6.7)

การระบายความร้อนด้วยการไหลภายนอกของห้องเพาะเลี้ยงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถให้อุณหภูมิของผนังตลอดความยาวทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ได้เสมอไป ดังนั้นตามกฎแล้วการระบายความร้อนภายในจึงใช้ควบคู่กับการระบายความร้อนภายนอกด้วย ดำเนินการโดยการสร้างชั้นก๊าซใกล้ผนังอุณหภูมิต่ำ (การระบายความร้อนด้วยสิ่งกีดขวาง) หรือฟิล์มของเหลว (การระบายความร้อนด้วยม่าน) ที่อุณหภูมิต่ำใกล้กับผนังในแต่ละส่วนของพื้นผิวด้านในของผนัง

การระบายความร้อนของผนังกั้นจะดำเนินการโดยการจัดที่เหมาะสมและการเลือกลักษณะการไหลของหัวฉีดที่บริเวณรอบศีรษะ ในกรณีนี้ ส่วนประกอบบางส่วนที่มากเกินไป (โดยปกติจะเป็นเชื้อเพลิง) จะถูกสร้างขึ้นในชั้นใกล้ผนัง ซึ่งทำให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ใกล้ผนังลดลง การทำความเย็นแบบม่านทำได้โดยการจ่ายส่วนประกอบที่เป็นของเหลว (โดยปกติคือเชื้อเพลิง) ให้กับพื้นผิวด้านในของผนังโดยตรงผ่านรูและช่องที่ออกแบบมาพิเศษ - สายพานม่านทำความเย็น ฟิล์มของเหลวและผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวเคลื่อนตัวไปตามผนัง ปกป้องได้ดีจากผลกระทบจากผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง

การออกแบบเส้นทางทำความเย็นที่พบบ่อยที่สุดคือช่องที่เกิดจากครีบ (ดูรูปที่ 6.4 ก)หรือตัวเว้นวรรคลูกฟูก (ดูรูปที่ 6.4 ข)ด้วยการออกแบบท่อดังกล่าว เปลือกจึงมีจุดเชื่อมต่อจำนวนมาก ซึ่งทำให้ห้องมีความแข็งแกร่งและแข็งแรงเพิ่มขึ้น ขั้นตอนขั้นต่ำระหว่างลิงก์ ทีมินถูกกำหนดโดยเทคโนโลยีการผลิตและสูงสุด สูงสุด- ความแข็งแกร่ง. การลดความสูงของเส้นทางการทำความเย็น δcool มักใช้เพื่อเพิ่มอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็น อย่างไรก็ตาม ด้วยเหตุผลทางเทคโนโลยี ทำให้ความสูงของช่อง δcool น้อยกว่า 1.5 ... 1.8 มม. ไม่แนะนำให้ทำ เนื่องจากในระหว่างการบัดกรี หน้าตัดของช่องอาจทับซ้อนกับการบัดกรี ดังนั้นเพื่อเพิ่มอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นเพื่อไม่ให้ความสูงของช่องลดลงจึงใช้การเชื่อมต่อสกรูเกลียว (รูปที่ 6.8) หาก θ คือมุมเอียงของครีบกับแกนห้อง ดังนั้นอัตราการไหลของสารหล่อเย็น W เย็น µ 1/cosθ โดยการเลือกมุมเอียงของซี่ ทำให้สามารถควบคุมความเร็วการไหลได้ภายในขีดจำกัดที่กำหนด

เมื่อพิจารณาว่าตามโปรไฟล์ไดนามิกของแก๊ส เส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนหัวฉีดเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง และจำนวนพันธะในพื้นที่หนึ่งจะต้องคงที่ จากนั้นตามการเปลี่ยนแปลงในเส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนหัวฉีด ขั้นตอน ระหว่างการเชื่อมต่อจะเปลี่ยนไปในส่วน (รูปที่ 6.9)

ก) มีทางเดินที่มีซี่โครง t นาที = 2.5 มม., t สูงสุด = 4 ... 6 มม. - เมื่อบัดกรีด้วยการบัดกรีแบบแข็ง ด้วยการบัดกรีแบบกระจาย ทีมิน= 2 มม. และความสูงที่อนุญาตของเส้นทางทำความเย็นที่นี่สามารถลดลงเป็น 8 0хכ = 1.2...1.5 มม. ความหนาของสันขั้นต่ำ 8 p = 1 มม.

b) ด้วยเส้นทางลูกฟูก เสื้อ นาที = 3.5, เสื้อสูงสุด = 5 ... 7 มม. ความหนาของลอนขั้นต่ำคือ 8 g = 0.3 มม.

ดังนั้นจำนวนการเชื่อมต่อตามห้องจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและมีซี่โครง - เป็นขั้นตอน (รูปที่ 6.11, a) และด้วยลอน - ในส่วนแยก (รูปที่ 6.11, b) เทคโนโลยีในการทำซี่โดยการกัดนั้นจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนซี่เป็นสองเท่าในแต่ละส่วนที่ตามมา: ซี่ก่อนหน้านี้จะไม่ถูกขัดจังหวะ และซี่ใหม่จะถูกบดระหว่างนั้น จำนวนการเชื่อมต่อ - ลอน - ในส่วนที่อยู่ติดกันนั้นเป็นไปตามอำเภอใจเฉพาะที่จุดเริ่มต้นของแต่ละส่วนเท่านั้นที่ควรมี t ≥ t นาทีและที่ส่วนท้าย - t≤ t สูงสุด

โดยธรรมชาติแล้ว การเลือกค่าระยะห่างสูงสุดระหว่างซี่โครงหรือลอนในแต่ละส่วนหรือส่วนจะต้องได้รับการพิสูจน์โดยการคำนวณความแข็งแรง

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านการทำความเย็นและความแข็งแกร่งที่เชื่อถือได้ ผนังด้านในของห้องเผาไหม้มักจะทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในบริเวณที่มีความเครียดจากความร้อนมากที่สุดของชิ้นส่วนที่มีเสียงต่ำกว่าเสียงและวิกฤตของหัวฉีด โลหะผสมทองแดงจะถูกใช้สำหรับผนัง และส่วนที่เหลือจะใช้เหล็ก

ท้ายที่สุด เมื่อเปรียบเทียบการเชื่อมต่อเปลือกสองประเภท - กับซี่โครงและลอน สามารถสังเกตสิ่งต่อไปนี้ได้

1. ซี่โครงมีทางแยกเพียงทางเดียว - กับเปลือกด้านนอก ในขณะที่ลอนมีสองทางแยก โดยมีผนังด้านนอกและด้านใน เมื่อพิจารณาว่าทางแยกสุดท้ายคือ "ร้อน" ดังนั้นโดยธรรมชาติแล้วความแรงของมันจะน้อยกว่าทาง "เย็น" ดังนั้นเมื่อใช้ลอน ความแข็งแรงพันธะของเปลือกหอยหรืออย่างอื่นที่เท่ากันจะน้อยกว่าเมื่อใช้ลอน

2. การผลิตซี่โครงโดยการบดบนเปลือกด้านในนั้นง่ายกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าการผลิตส่วนกระดาษลูกฟูก

H. คุณภาพของการเชื่อมต่อของผนังที่เชื่อมกับซี่โครงนั้นควบคุมได้ง่ายกว่า (เช่น ถอดรหัสภาพที่ได้รับจากเครื่องเอ็กซ์เรย์ได้ง่ายกว่า) สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าด้วยลอนงานนี้มีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการทับซ้อนกันของข้อต่อหนึ่งและแถวอื่น ๆ รวมถึงเนื่องจากการเสียรูปและการเคลื่อนที่ของลอนระหว่างการประกอบการดูดฝุ่นการบัดกรี ฯลฯ

4. เมื่อระยะห่างระหว่างครีบและลอนลดลง ลอนจะขัดขวางพื้นที่การไหลของเส้นทางการทำความเย็นมากกว่าซี่โครง เห็นได้ชัดเจนจากรูปนี้ 6.12. โปรดทราบว่าปัจจัยความยุ่งเหยิงหมายถึงอัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของเส้นทางการทำความเย็น "อิสระ" เช่น โดยไม่มีองค์ประกอบเกะกะไปสู่ความเป็นจริงเช่น ส่วนที่รกของทางเดินที่มีความสูงเท่ากัน

การอุดตันขนาดใหญ่ของพื้นที่การไหลของเส้นทางทำความเย็นนั้นต้องการเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการไหลของสารหล่อเย็นที่กำหนดจะต้องเพิ่มความสูงของเส้นทางการทำความเย็นที่สอดคล้องกันซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะเพิ่มมวลของห้อง นอกจากนี้เส้นทางระบายความร้อนที่มีความเกะกะมากจะช่วยเพิ่มความต้านทานไฮดรอลิก

ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าห้องเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันมีซี่โครงที่ผ่านการบดเป็นการเชื่อมต่อ ซึ่งรวมถึง ที่แม้ในพื้นที่ความเร็วเหนือเสียงของหัวฉีดที่ทำจากเหล็ก

บ้าน » เบรก » รูปทรงของห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ห้องเผาไหม้ประเภทหลักของเครื่องยนต์ดีเซลและอุปกรณ์ต่างๆ ห้องเผาไหม้แบบแยกส่วน