Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя

 

Использование: в газотурбинных двигателях с циклонной системой охлаждения стенок жаровых труб камер сгорания. Сущность изобретения: жаровая труба 1 выполнена в виде последовательно состыкованных сегментов 2 с охлаждаемой поверхностью В и охлаждающими полостями 5, входные каналы которых соединены с воздушной полостью диффузора, а выходные - с газовой полостью 8. В сегментах 2 выполнено более двух параллельно размещенных полостей 5 в сечении в форме геометрической фигуры, близкой к окружности, ось которой параллельная поверхности В, а полости 5 соединены между сбой каналами 6, размещенными тангенциально окружности, причем на внутренних поверхностях Б охлаждающих полостей 5, обращенных к газовой полости 8, на равном расстоянии друг от друга выполнены гребешки 9 с острыми кромками, высота Н составляет 2-10% от диаметра Д полости 5. Расстояние между соседними гребешками 9 составляет 20-50% от диаметра Д полости 5. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно, к газотурбинным двигателям с циклонной системой охлаждения стенок жаровых труб камер сгорания.

Известная жаровая труба камеры сгорания двигателя Д-ЗОКУ с пленочно-заградительным охлаждением [1] Такая конструкция жаровой трубы отличается малым весом и простотой изготовления, однако, существенным недостатком является низкая эффективность системы охлаждения: хладоресурс охлаждающего воздуха используется лишь на 5% Наиболее близкой к заявляемой является конструкция камеры сгорания газотурбинной установки, содержащая диффузор и жаровую трубу, стенка которой состоит из отдельных элементов, каждый из которых представляет собой пластинчатое тело с охлаждаемыми внутренними каналами, на одном конце соединенными с воздушной полостью диффузора, а на другом конце с газовой полостью жаровой трубы [2] Недостатком известной конструкции является малая эффективность охлаждения стенки жаровой трубы в зоне охлаждаемых каналов из-за отсутствия устойчивого циклонного вихря охлаждающего воздуха, а также возникновение термических напряжений в результате неравномерности охлаждения поверхностей стенки.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в интенсификации охлаждения поверхностей, обращенных к газовой полости за счет дополнительной турбулизации пограничного слоя охлаждающего потока и интенсификации теплообменных процессов.

Данная техническая задача решается за счет того, что в жаровой трубе камеры сгорания газотурбинного двигателя, выполненной из последовательно состыкованных между собой сегментов охлаждаемой поверхности, и имеющих более двух параллельно размещенных охлаждающих полостей с входными и выходными каналами, соединенными соответственно с воздушной полостью диффузора и с газовой полостью жаровой трубы, согласно изобретению, обращенные к газовой полости сегменты снабжены размещенными на равном расстоянии друг от друга в охлаждаемых полостях гребешками с острыми кромками, охлаждающие полости выполнены с поперечным сечением в форме окружности с осью, параллельной охлаждаемой поверхности, соединены между собой посредством тангенциально расположенных каналов, а высота гребешков равна 2-10% от величины диаметра охлаждающей полости.

Кроме того, гребешки расположены друг от друга на расстоянии, равном 20-50% от величины диаметра охлаждающей полости.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 изображено сечение жаровой трубы камеры сгорания с циклонной системой охлаждения стенок. На фиг. 2 в увеличенном виде показано сечение элемента 1 сегмента жаровой трубы по фиг. 1. Стрелками показано движение воздуха.

Жаровая труба 1 камеры сгорания выполнена из двухслойных сегментов 2, состоящих из силового слоя 3 и дефлектора 4. Слой 3 и дефлектор 4 образуют охлаждающие полости 5, соединенные тангенциальными каналами 6. В полостях 5 воздух омывает охлаждающую поверхность Б, обращенную к газовому потоку 7, текущему в газовой полости 8 жаровой трубы 1 вдоль нагреваемой поверхности В. На поверхности Б, обращенной к газовой полости 8, выполнены острокромочные гребешки 9.

Устройство работает следующим образом. Охлаждающий воздух по тангенциальным каналам 6 поступает в охлаждающую полость 5, где совершает многократное вpащение, охлаждая поверхность Б полости 5, обращенную к газовой полости 8 жаровой трубы 1. Поверхность В жаровой трубы подогревается газовым потоком 7. Тепло, передаваемое от газа к поверхности В, за счет теплопроводности материала силового слоя 3 передается к поверхности Б полости 5, обращенной к газу, где тепло "снимается" с помощью потока охлаждающего воздуха. Теплоотдача от поверхности Б интенсифицируется при турбулизации пограничного слоя воздушного потока за гребешками 9.

Формула изобретения

1. Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, выполненная из последовательно состыкованных между собой сегментов с охлаждаемой поверхностью и имеющих более двух параллельно размещенных охлаждающих полостей с входными и выходными каналами, соединенными соответственно с воздушной полостью диффузора и с газовой полостью жаровой трубы, отличающаяся тем, что обращенные к газовой полости сегменты снабжены размещенными на равном расстоянии друг от друга в охлаждаемых полостях гребешками с острыми кромками, охлаждающие полости выполнены с поперечным сечением в форме окружности с осью, параллельной охлаждаемой поверхности, соединены между собой посредством тангенциально расположенных каналов, а высота гребешков равна 2 10% от величины диаметра охлаждающей полости.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что гребешки расположены друг от друга на расстоянии, равном 20 50% от величины диаметра охлаждающей полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2