Камера згоряння

Камера згоряння, що містить зовнішній корпус, жарову трубу, паливні форсунки І свічку запалювання, яка відрізняється тим, що додатково містить розташовані в зоні основного горіння жарової труби розрядні пластини з металевими головками. Корисна модель відноситься до галузі виробництва газотурбінних двигунів і може бути використана при розробці нових авіаційних реактивних двигунів, для удосконалення авіаційних газотурбінних двигунів, що знаходяться в експлуатації, а також в наземних газотурбінних установках. Камера згоряння є одним із найважливіших елементів газотурбінного двигуна [1, стор.12-14]. У сучасних камерах згоряння реактивних двигунів відбувається згоряння палива киснем повітря при постійному тиску, при цьому в результаті хімічних реакцій виділяється теплова енергія, що призводить до підвищення температури газу. Відома камера згоряння [1, стор.58-61], що містить зовнішній корпус, дифузор, жарову трубу, паливні форсунки і свічку запалювання, у якій відбувається іскрове запалювання суміші палива, що створює подальший процес горіння. Недоліком відомої конструкції' є зниження повного тиску в камері згоряння внаслідок теплових і механічних втрат. Відома камера згоряння, вибрана як прототип, що містить зовнішній корпус, дифузор, жарову трубу, паливні форсунки і свічку запалювання [2]. Власне процес згоряння палива відбувається в жаровій трубі і викликає значне підвищення температури робочого тіла. До недоліків відомої конструкції можна віднести низький коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) камери згоряння за рахунок зниження повного і статичного тисків у камері згоряння, а також значне зростання ентропії, характерне для ізобарного процесу горіння. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення к.к.д. камери згоряння шляхом підвищення повного і статичного тисків у камері згорян ня при незначному підвищенні середньої температури на виході з камери згоряння. Поставлена задача досягається тим, що камера згоряння, яка містить зовнішній корпус, жарову трубу, паливні форсунки і свічку запалювання, відповідно до корисної моделі, додатково містить розташовані в зоні основного горіння жарової труби розрядні пластини з металевими головками. Розміщення розрядних пластин у жаровій трубі і подача на них напруги викликає електричний розряд у газі, що призводить до утворення озону. Озон вступає в реакцію з продуктами розпаду палива з утворенням озонідів. Озоніди детонують, викликаючи ударну хвилю і наступне підвищення тиску в потоку. Спрямована по ходу потоку частина ударної хвилі викликає політропічний стиск газу. Спільне протікання двох реакцій, по-перше окислювання палива, тобто традиційного горіння, і по-друге утворення озонідів із наступною "їх детонацією, призводить до перетворення процесу горіння з ізобарного в політропічний, завдяки чому зменшується приріст ентропії в камері згоряння. Одночасно з підведенням тепла до робочого тіла, за рахунок згоряння палива, відбувається підведення механічної енергії шляхом використання місцевих детонацій, що призводить до збільшення усереднених за часом значень повного і статичного тисків при незначному підвищенні середньої температури на виході, і, відповідно, до збільшення к.к.д. камери згоряння. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На Фіг.1 зображено поздовжній розріз камери згоряння, що заявляється, на Фіг.2 - вид А, розрядна пластина. Камера згоряння МІСТИТЬ дифузор 1, жарову трубу 2, канал для вторинного повітря 3, розташо ю 5610 ваний між жаровою трубою і зовнішнім корпусом 4. У зоні запалення жарової труби розташована свіча запалювання 5 і паливні форсунки 6. У зоні основного горіння встановлені спеціальні додаткові розрядні пластини 7, які з'єднані з розташованим на валі двигуна генератором перемінної напруги (на схемі не показаний). Розрядні пластини складаються з Ізолюючого корпуса 8, виконаного з матеріалу-непровідника, електродів 9 і 10, з'єднаних з генератором (на схемі не показаний) і металевих головок 11. На зверненій до металевих головок стороні розрядної" пластини є сферична порожнина 12. У процесі роботи двигуна в камері згоряння на металеві головки періодично подається напруга. Ця напруга викликає появу іскрового розряду, що призводить до утворення озону. Озон вступає в реакцію з продуктами розпаду палива з утворенням озонщів [3]. Озоніди - украй хитливі органічні сполуки надперекісного типу, що утворюються або при м'якому, або при іскровому озонуванні всіляких органічних сполук, і розпадаються, з виділенням великої кількості енергії (вибух). Озоніди детонують, викликаючи ударну хвилю і наступне підвищення тиску в потоку. При цьому енергія, що витрачається на утворення озону, значно менше енергії, що одержується в результаті детонації. Оскільки загальна площа детонаційних поверхонь порівняно невелика, то власне процес горіння палива залишається рівномірним. Періодичність напруги, що подається, тобто переривчастість розрядів і детонацій обумовлена виникненням при мікровибухах «мертвої зони» - зони в центрі детонації зі зниженим тиском і низьким вмістом кисню. Розрядні пластини орієнтовані таким чином, щоб Комп'ютерна верстка В Мацело спрямована назустріч руху потоку складова ударної хвилі сприймалася присутньою на пластинах сферичною порожниною і не створювала додаткового протитиску. Спрямована по напрямку потоку частина ударної хвилі викликає політропічний стиск газу і збільшення усереднених за часом значень повного і статичного тисків. Спільне протікання двох реакцій: окислювання палива, як-от традиційного горіння й утворення озонідів із наступною їх детонацією, призводить до зміни типу процесу горіння. Одночасно з підведенням тепла до робочого тіла, за рахунок згоряння палива, відбувається підведення механічної енергії шляхом використання місцевих детонацій, що перетворює процес горіння з ізобарного в політропічний. Використання місцевих детонацій, що викликаються електричним розрядом у камері згоряння, дозволяє підвищити повний тиск на виході з камери згоряння при незначному підвищенні середньої температури на виході. Крім того, завдяки зміні типу процесу горіння, що з ізобарного стає політропічним, зменшується приріст ентропії в камері згоряння, що призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії камери згоряння. Джерела інформації: 1. Скубачевский С.Г. Теория и расчёт авиационных двигателей - М., «Наука», 1978. 2. Конструкция турбовального газотурбинного двигателя Д-136: учебное пособие / под ред. Чигрина B.C. - Кировское военное авиационнотехническое училище, Киров, 1989, стор.81-95. 3. Неницеску К.Д., «Органическая химия», в 2х т. - М., «Издательство иностранной литературы», 1962, стор.261-263. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освгги і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601