Что такое камера сгорания? - Функции и типы

Что такое камера сгорания?

Камера сгорания является частью двигателя внутреннего сгорания, в котором топливо сжигается при постоянной температуре с воздухом и газовой турбиной, где воздух расширяется для выработки электроэнергии. Для паровых двигателей этот термин также использовался для обозначения расширения топки, которое используется для обеспечения более полного процесса сгорания.

В двигателе внутреннего сгорания давление, создаваемое горящей топливно-воздушной смесью, воздействует непосредственно на часть двигателя (например, в поршневом двигателе сила прикладывается к верхней части поршня), что преобразует давление газа в механическая энергия (часто в виде вращающегося выходного вала).

Это отличает двигатель внешнего сгорания, где сгорание происходит в отдельной части двигателя, и где давление газа преобразуется в механическую энергию.

Определение

Камера сгорания — это область внутри цилиндра, где происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь и контактирует со свечой зажигания, смесь сгорает и выталкивается из камеры сгорания в виде энергии.

Цилиндр содержит многие важные компоненты двигателя внутреннего сгорания, включая сопло форсунки, поршень, свечу зажигания, камеру сгорания и другие.

Функции камеры сгорания

• Обеспечивает замкнутое пространство для сгорания воздушно-топливной смеси
• В нем находится впускной и выпускной клапан для впуска и выпуска смеси.
• Он содержит и направляет поршень
• Помогает правильному сгоранию за счет правильной геометрии
• Выдерживает высокую температуру горения.
• Предотвращает выброс продуктов сгорания

Типы камер сгорания

В газотурбинных двигателях используются три основных типа камер сгорания.

• Несколько камер,
• Тубо-кольцевая камера
• Кольцевая камера.

1. Несколько камер сгорания

Этот тип камеры сгорания используется в двигателях с центробежным компрессором и более ранних типах двигателей с осевыми компрессорами. Это прямое развитие камеры сгорания Уиттла раннего типа.

Основное отличие состоит в том, что камера Уиттла имела обратный поток, как показано на рисунке, поскольку это создавало значительную потерю давления, а прямоточные многокамерные камеры были разработаны Джозефом Лукасом Лимитед.

Камеры расположены вокруг двигателя, и воздух, подаваемый компрессором, направляется по каналам в отдельные камеры. Каждая камера имеет внутреннюю жаровую трубу, вокруг которой находится воздушный кожух. Воздух проходит через носик жаровой трубы, а также между трубой и внешним кожухом, как уже было описано.

2. Трубчато-кольцевая камера сгорания

Трубчато-кольцевая камера сгорания устраняет эволюционный разрыв между многократным и кольцевым типами. Внутри общего воздушного кожуха установлено несколько жаровых труб.

Воздушный поток аналогичен уже описанному. Эта компоновка сочетает в себе простоту капитального ремонта и тестирования нескольких систем с компактностью кольцевой системы.

3. Кольцевая камера сгорания

Этот тип камеры сгорания состоит из одной жаровой трубы, полностью кольцеобразной формы, заключенной во внутренний и внешний кожух.

Поток воздуха через жаровую трубу аналогичен уже описанному, камера открыта спереди к компрессору и сзади к соплам турбины.

Основным преимуществом кольцевой камеры является то, что при одинаковой выходной мощности длина камеры составляет всего 75% от длины трубчато-кольцевой системы того же диаметра, что приводит к значительной экономии веса и производственных затрат. Еще одним преимуществом является устранение проблем с распространением горения от камеры к камере.

По сравнению с трубчато-кольцевой системой сгорания площадь стенок сопоставимой кольцевой камеры значительно меньше; следовательно, количество охлаждающего воздуха, необходимого для предотвращения горения стенки жаровой трубы, меньше примерно на 15%.

Это уменьшение количества охлаждающего воздуха повышает эффективность сгорания, практически исключая несгоревшее топливо и окисляя монооксид углерода до нетоксичного диоксида углерода, тем самым снижая загрязнение воздуха.