Способ подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя
Использование: при выбеге ротора двигателя . Сущность изобретения: топливо в камеру сгорания газотурбинного двигателя подают после его выключения путем подво А Рж.т ° 5 , где РЭф да топлива в кольцевой коллектор и последующей его подачи в жаровую трубу через подключенные к коллектору форсунки. При этом через форсунку, подключенную к коллектору в его нижней части, топливо подают с расходом, определенным из соотношения GT 0,044 Ci-макс м эффективная площадь отверстий для подвода воздуха в сектор жаровой трубы с упомянутой форсункой (см ): L0 стехиометрический коэффициент; «макс минимальное значение коэффициента избытка воздуха при бедном срыве пламени в секторе жаровой трубы с упомянутой форсункой; Л РЖ.Т - перепад давления воздуха на стенке жаровой трубы (кгс/см2). 2 ил.
СОЮЗ СОРЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s F 02 С 7/22
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР описдник изоаркткния /
К ПАТЕНТУ (21) 4825708/06 (22) 14.0-5,90 (46) 23.11.92. Бюл. N 43 (71) Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" (72) Э,П,Цыбульский, И.Ф.Кравченко, Ф.M.Ìóðàâ÷åíêî и А.И. Кирилюк (73) Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" (56) Заявка Великобритании
N 1527307, кл. F 1 G, опублик. 1978, (54) СПОСОБ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: при выбеге ротора двигателя. Сущность изобретения: топливо в . камеру сгорания газотурбинного двигателя подают после его выключения путем подвоИзобретение относится к газотурбинной технике, к способам подачи топлива в камеру сгорания после отключения газотурбинного двигателя.
Известен несколько иной подход к вопросу сжигания топлива после включения двигателя (1), Согласно этому техническому решению после выключения газотурбинного двигателя топливо вытесняется воздухом из кольцевых коллекторов через форсунки в камеру, где и сгорает, т, е, производят прямую продувку воздухом, который запасают в специальном пневмоаккумуляторе, сообщенном через обратный клапан с компрессором двигателя, следовательно за счет определенного давления воздуха, подаваемого в топливный коллектор, в коллекторе не остается несгоревшего топлива, которое может быть выброшено в воздух аэропорта.
Это решение также имеет ряд недостатков;
„„ Ы„„ 1777628 АЗ да топлива в кольцевой коллектор и после-. дующей его подачи в жаровую трубу через подключенные к коллектору форсунки, При этом через форсунку, подключенную к коллектору в его нижней части, топливо подают с расходом, определенным иэ соотношения
G 0,044 — — ЬРх. где Fsy—
Рз 0,5 макс -о эффективная площадь отверстий для подвода воздуха в сектор жаровой трубы с упомянутой форсункой (см2); L, стехиометрический коэффициент; О„акс минимальное значение коэффициента избытка воздуха при бедном срыве пламени в секторе жаровой трубы с упомянутой форсункой; Л Рж т — перепад давления воздуха на стенке жаровой трубы (кгс/cM ). 2 ил, необходимость пневмоакумулятора и обратного клапана, что снижает надежность систем.
Описанные технические решения предусматривают способ подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя после его выключения путем подвода топлива в кольцевой коллектор и последующей его подачи в жаровую трубу через подключенные к коллектору форсунки.
Перед авторами стояла задача создать такой способ, чтобы его осуществление не требовало дополнительных устройств в камере сгорания. При этом ставилась цель .предотвращения выброса топлива в окружающую среду пори выбеге ротора двигателя.
Осуществление поставленной цели позволило предотвратить загрязнение аэродрома несгоревшим топливом. Эта цель осуществляется тем, что в известном способе подачи
1777628
0,044 Fat g p D,5
С макс "-о
30 топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя после его выключения путем подвода топлива в кольцевой коллектор и последующей его подачи в жаровую трубу через подключение к коллектору форсунки, внесено усовершенствование.
Усовершенствования заключаются в том, что через форсунку, подключенную к коллектору в его ни>кней части, топливо подают с расходом, определяемым по соотношению:
G, 0,044 — - — ЛР
%, акс -о
15 где Е,ф — эффективная площадь отверстий для подвода воздуха в сектор жаровой трубы с упомянутой форсункой, см;
Lp — стехиаметрический коэффициент; амас — минимальное значение коэффи- 20 циента избытка воздуха при бедном срыве пламени в секторе жаровой трубы с упомянутой форсункой;
Л Ржт — перед давления воздуха на стенке жаровой трубы, кгс/см . 25
На фиг. 1 представлено схематическое размещение форсунок относительно коллектора по окружности последнего; на фиг.
2 — график зависимости величин:
6 и O,O« — ЛР
С макс -о
Заявленный способ в практическом исполнении можно проследить на следующем 35 примере. Камера сгорания 1 (см. фйг. 1) имеет топливный коллектор 2, соединенный с топливными фарсунками 3, 4, у которых при движении воздуха его статическое давление в месте выхода топлива из топливных кана- 40 лов соответственно равны Рс и Рсу.
После выключения двигателя подачи топлива в коллектор прекращается, при выбеге роторов расход воздуха через камеру сгорания продолжается.до полного 45 останава роторов, поэтому воздух форсунок 3 (с давлением Рс ), имея связь с коллектором, выдавливает топливо из коллектора через форсунки 4 (с давлением Рсу), где во фРонтовом УстРойстве 50 форсунок 4 происходит его сгорание, При этом расход топлива на фарсунках осуществляется за счет того, что Pcy < Рд в отличие от патента (1), в катаром расход топлива на форсунках осуществляется за счет наддува коллектора пневмоаккумул ятарам.
Топлива форсунок 3, сливэемае пад действием гравитационных сил из форсунок, поджигается высокотемпературной зоной в области форсунок 4, и также сгорает.
Получено надежное предотвращение выброса топлива из топливного коллектора, с последующим его сгоранием при соблюдении для форсунок 4 (см. фиг. 2) соотношения: где GT — расход топлива через указанную форсунку, кг/с;
Р кт — перепад давления воздуха на стенках жаровой трубы при отключении двигателей на выбеге роторов, кгс/см;
Fag — эффективная, с учетом коэффициента расхода, площадь воздуховодящих отверстий сектора камеры сгорания, обслу>киваемая указанной форсункай (для удаления топлива), см ;
Lp — стехиометрический коэффициент количества воздуха, необходимого для сжигания 1 кг топлива, амакс- минимальное значение коэффициента избытка воздуха при бедном срыве пламени в секторе, обслуживаемом указанной форсункай (предназначенной для удаления топлива на режимах выбега роторов);
0.044 — коэффициент пропорциональности, полученный экспериментальным путем (см. таблицу и фиг. 2) (кг/(с см rc)1.
Наряду с уже упомянутыми новизной и положительным эффектом заявленный способ исследован на существенность отличий.
Рассмотренные нами и представленные в справке о поиске источники известности не содержат технических решений с заявляемыми отличиями. На этом основании мы считаем их существен н ыми.
При этом очевидно, что место HG коллекторе, из которого идет подвод топлива на форсунку с указанным соотношением, должно располагаться ниже каналов выхода топлива из остальных форсунок (вместо 5 на коллекторе подвода топлива к фарсунке 4 ниже места 6 выхода топлива с фарсунки 3 см. фиг. 1), а объем коллектора должен выбираться таким образом, чтобы время удаления топлива с коллектора не превышало минимальное время выбега ротора высокого давления, Практическая реализация способа происходит следующим образом, Для конкретного разрабатываемого
ГТД значения величин Fag Lp известны. Знэ1777628 чения параметров Л Ржт, LMBKc в процессе выбега роторов на этапе проектирования рассчитываются на основании математического моделирования и затем при доводке
ГТД легко уточняется экспериментально. 5
Таким образом, из приведенного в формуле изобретения соотношения можно определить значение
0,044 Еэ р Q5
6т ж.т (Хмакс -о
10 которое практически реализуется известными конструктивными приемами при разработке и экспериментальной доводке камеры 15 сгорания.
Авторы провели ряд испытаний на нескольких камерах сгорания авиационных газотурбинных двигателей нашего предприятия. Результаты испытаний сведены в 20 таблицу.
Таким образом, проведенные испытания подтвердили границы работоспособности предлагаемого способа. Более наглядно это может быть видно на графике (см. фиг. 25
2), где точки, расположенные на линии 1 или выше нее, обеспечивают сжигание топлива, сливаемого с коллектора.
Предложенное техническое решение позволило не только обеспечить надеж- g0 ность сжигания. топлива, cRI âàåìoãо с коллектора камеры сгорания после отключения газотурбинного двигателя, но снизить массу самого авиационного двигателя за счет исключения лишних коммуникаций.
Формула изобретения
Способ подачи топлива в камеру сгооания газотурбинного двигателя после его выключения путем подвода топлива в кольцевой коллектор и последующей его подачи в жаровую трубу через подключенные к коллектору форсунки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью предотвращения выброса топлива в окружающую среду при выбеге ротора двигателя, через форсунку, подключенную к коллектору в его нижней части, топливо подают с расходом, определяемым из соотношения с ц 044 вУ др о.ь
Омакс 1-о где Рэф — эффективная площадь отверстий для подвода воздуха в сектор жаровой трубы с упомянутой форсункой, см;
Lp — стехиометрический коэффициент; амакс — минимальное значение коэффициента избытка воздуха при бедном срыве пламени в секторе жаровой трубы с упомянутой форсун кой, Л Рж, — перепад давления воздуха на стенке жаровой трубы кгс/см .
1777628
Фиг 1
30
10
20 ФЪг, Я
Редактор Т.Куркова
Заказ 4132 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 бт 10 кгпв
30 ШМЫГ Р 10
Heax >ho
Составитель И.Кравченко
Техред М.Моргентал Корректор С.кисина
