а в двигуні за рахунок перетворення хімічної енергії палива в теплову. Від досконалості і стійкої роботи камер згоряння в значній мірі залежить експлуатаційна надійність і економічність роботи двигуна.
Розрахунок камери згоряння зводиться до визначення:
параметрів газу на виході з камери згоряння -
довжини камери згоряння LК.С;
відносної витрати палива - GT/GB;
коефіцієнта надлишку повітря на виході з камери згоряння? к.
компресор турбіна повітряний гвинт
Рис. 1.5 Схема камери згоряння
Перетин Г-Г
1.Повне тиск газів на вході в турбіну розраховується по заданій температурі і залежно від типу камери згоряння, відповідно до яких оцінюється можлива величина коефіцієнта відновлення повного тиску? к.с=0,92 ... 0,97. При цьому, чим вище, тим менше значення? К.с рекомендується приймати. Орієнтуючись на камеру згоряння двигуна РД - 3М - 500, приймаємо? К.с=0,93.
Па (1.30)
.Полная температура газів
Задається у вихідних даних: К.
3. Статична температура газів
(1.31)
На виході з камери згоряння осьова швидкість газів повинна бути в межах СГ=160 ... 220 м/с.
Вибираємо СГ=180 м/с. Беручи значення коефіцієнта адіабати і газової постійної рівними Kг=1,33 і RГ=288 Дж/(кг · К) обчислимо питому теплоємність газів СРГ
Дж/(кг · К) (1.32)
Підставляючи прийняті і обчислені значення СГ і СРГ за формулою 1.31 визначимо значення статичної температури ТГ
До.
4. Статичний тиск газів
(1.33)
Па.
5. Щільність газу
кг/м3. (1.34)
6. Діаметр камери згоряння.
Зовнішній діаметр камери згоряння DК.Сн на вході (перетин К-К) дорівнює діаметру компресора DК, на виході - (перетин Г-Г) - діаметру турбіни. м.
Внутрішній діаметр камери згоряння DК.Свн визначається зі співвідношення
де приймає значення 0,5 ... 0,7. Вибираємо=0,6, тоді DК.Свн== 0,6 · 0,95=0,475 м.
7. Довжина камери згоряння
Довжина камери згоряння LК.С визначається сумою довжини дифузора камери згоряння lд (lд=100 ... 150 мм) і довжини жарової труби Lж (Lж=400 ... 600 мм). Вибираємо lд=150 мм, Lж=600 мм, тоді
LК.С=lд + Lж=150 +600=750 мм=0,75 м.
Для забезпечення високої повноти згоряння і досить рівномірного поля температур на виході з камери згоряння відношення довжини жарової труби Lж до її поперечного розміру Dж має становити не менше 3 ... 4. Однак, це негативно позначається на габаритах і масі двигуна, крім цього, у вихлопній струмені з'являється підвищена кількість сажі приводить зростанню димності двигуна. У сучасних ВМД домагаються зменшення відносної довжини жарової труби до значень 2,0 ... 2,5. При цьому практично відсутня дим у вихлопних газах, але кілька звужується діапазон стійкої роботи камер згоряння за складом суміші.
Приймаємо компромісне рішення щодо одночасного забезпечення сталої роботи камери згоряння і прийнятному рівню димності, вибираючи рівне 3,0. У результаті діаметр жарової труби дорівнює мм.
Для сучасних ВМД відносна довжина дифузорів камер згоряння.
Вибрані нами значення lд, Lж і обчислений діаметр жарової труби Dж знаходяться в межах, характерних для сучасних ВМД, так як
.Относітельний витрата палива в основній камері згоряння GT/GB визначається з рівняння балансу енергії:
(1.35)
(1.36)
де Hu - нижча (робоча) теплотворна здатність палива (для авіаційних керосинів Hu=42900 ... 43100 кДж/кг). Вибираємо Hu=43000 кДж/кг;
? Г - коефіцієнт повноти згоряння (виділення теплоти), який на розрахункових режимах для основних камер згоряння приймає значення в межах 0,970 ... 0,995. При цьому, чим вище температура (більше область горіння в жарових трубах), тим більше значення коефіцієнта? Г рекомендується приймати.
Вибираємо? Г=0,98.
Таким чином, величина відносної витрати палива в основній камері згоряння буде дорівнює:
(1.37)
9. Коефіцієнт надлишку повітря на виході з камери згоряння (? К.с) знаходиться за формулою
? к.с=1/GТ · Lо (1.38)
де Lо для авіаційних керосинів рівне 14,9 - теоретично необхідну кількість повітря для повного згоряння 1 кг палива.
Значення Lо та інші показники авіаційних палив наведені у Додатку П.1.
? к.с=1/GТ · Lо=1/0,02 · 14,9=3,36 (1.39)
Якщо отримане значення? к.с виявляється більш 5 ... 7 або менше 1 ... 2, ...
