Warning: include(/home/users/j/j36685780/domains/38uzorochye.ru/wp-content/plugins/psn-pagespeed-ninja/public/advanced-cache.php): failed to open stream: No such file or directory in /home/host1846916/38uzorochye.ru/htdocs/www/wp-content/advanced-cache.php on line 10

Warning: include(): Failed opening '/home/users/j/j36685780/domains/38uzorochye.ru/wp-content/plugins/psn-pagespeed-ninja/public/advanced-cache.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/php/php-7.4/lib/php') in /home/host1846916/38uzorochye.ru/htdocs/www/wp-content/advanced-cache.php on line 10
Камера сгорания двигателя гтд дн80л1

Классификация камер сгорания дизельного двигателя

Камера — сгорание — двигатель

Камера сгорания двигателя — прямоточная кольцевого типа, состоит из следующих основных узлов: наружного и внутреннего корпусов, жаровой части с 32 горелками и двух воспламенителей.

Камеры сгорания двигателей с подвесными клапанами по сравнению с камерами сгорания двигателей с боковыми клапанами и двигателей со смешанным расположением клапанов обладают рядом преимуществ. Эти камеры имеют компактную форму, благодаря чему их относительная поверхность, а следовательно, и потери на охлаждение получаются меньшими, чем в камерах с боковым и смешанным расположением клапанов. Благодаря меньшим сопротивлениям при всасывании ( отсутствие резких поворотов всасываемого потока и относительно слабые его удары о днище поршня, меньшие вихри и меньшие потери на трение смеси о стенки камеры) коэффициент наполнения r v двигателей с подвесными клапанами выше, чем двигателей с боковыми клапанами.

Камеры сгорания двигателей с подвесными клапанами допускают более высокие степени сжатия, что позволяет повысить литровую мощность и экономичность двигателя. Двигатели западноевропейских автомобилей, работающие на бензинах с октановым числом 75 — 85, характеризуются менее высокими степенями сжатия ( 6 5 — 8 5), чем американские двигатели.

Камера сгорания двигателя — прямоточная кольцевого типа, состоит из следующих основных узлов: наружного и внутреннего корпусов, жаровой части с 32 горелками и двух воспламенителей.

Камеры сгорания двигателей с подвесными клапанами допускают более высокие степени сжатия, что позволяет повысить литровую мощность и экономичность двигателя.

Камера сгорания двигателя имеет наружное охлаждение горючим. Система охлаждения устроена по принципу двух ходов, в соответствии с которым охладитель проходит по одной трубке и возвращается обратно по соседней. Существуют конструкции, в которых используется пористо-регенеративная система, включающая в себя пористую вставку, расположенную от форсуночной головки до линии несколько ниже критического сечения, и трубки регеративного охлаждения.

Камера сгорания двигателя короткая, кольцевого типа, спроектирована специально для работы при большом давлении газа. Она работает бездымно с высокой полнотой сгорания, что достигнуто с помощью хорошего перемешивания топлива и воздуха непосредственно за форсунками и применения завихрителя с увеличенным расходом воздуха через первичную зону. Кроме того, перед фронтовым устройством камеры установлен разделитель потока воздуха, гарантирующий распределение воздуха по наружному и внутреннему кольцевым каналам камеры.

Камера сгорания двигателя — кольцевая, с форсунками испарительного типа, бездымная. В задней части внутреннего корпуса расположен роликовый подшипник турбины высокого давления.

Камера сгорания двигателя — кольцевая, противоточная, с пневматическими форсунками, имеет высокую полноту сгорания в расчетной точке работы двигателя. Камера обеспечивает низкий уровень выделения загрязняющих веществ, работая на обедненной топливовоздушгюй смеси в первичной зоне.

Камера сгорания двигателя — кольцевого типа, очень короткая, с оригинальным смесеобразующим устройством. В этом устройстве топливо через 20 трубок подается в небольшие смесители вихревого типа, где оно предварительно смешивается с поступающим воздухом. Такая конструкция обеспечивает хорошее смешение и полное сгорание топлива на длине камеры менее 255 мм, причем в зоне длиной приблизительно 50 мм происходит смешение, а в остальной части — горение.

Камера сгорания двигателя — прямоточная кольцевого типа, состоит из следующих основных узлов: наружного и внутреннего корпусов, жаровой части с 32 горелками и двух воспламенителей.

Камера сгорания двигателя кольцевого типа имеет внутреннее пленочное и внешнее конвективное охлаждение. Для получения расчетного поля температур на выходе из камеры применены высокоэффективный диффузор за компрессором и относительно большое число ( тридцать) топливных форсунок.

Конструкция камеры сгорания двигателя существенно влияет на ег о работу по циклу Дизеля — Отто на газе. Наилучшие результаты получаются у однокамерных дизелей, наихудшие-у двигателей с разделенной камерой сгорания и другими теплоаккумулирующими и вихревыми приспособлениями.

Охлаждение камер сгорания двигателей, особенно форсированных, как правило, выполняется жидкостным.

Отсек камер сгорания двигателя газовой турбины включает: сборник камеры сгорания; пламенные трубы; переходные патрубки в сборе; топливные форсунки; запальные свечи; трансформаторы запала; индикаторы пламени; пламеперебросные патрубки; различные элементы материального обеспечения и прокладки.

Классификация камер сгорания ГТУ, основные требования к ним

Камера сгорания(КС) – один из самых ответственных и теплонапряженных узлов ГТУ.

В КС совершается процесс подвода тепла к рабочему телу в результате протекания реакции горения топливного газа.

Классификация:

По назначению: основные, резервные, промежуточного подогрева

По принципу действия: переодического и неприрывного действия

По движению рабочего тела: прямоточные и противоточные

По компановки: выносные и встроенные

Конструктивные особенности корпуса и жаровой трубы: трубчатые, кольцевые, трубчато-кольцевые

Требования

· Высокая устойчивость горения во всем диапазоне эксплуатационных режимов работы двигателя без срывов, опасных пульсаций и затухания пламени

· Максимально возможная полнота сгорания (экономичность процесса сгорания)

· Малые габаритные размеры и небольшой вес

· Оптимальный закон распределения температуры газов на выходе из КС во избежание местных перегревов и повреждений сопел и лопаток.

Камера сгорания ГТУ (КС) –

это устройство, предназначенное для сжигания топлива и повышения энергии рабочего тела с целью использования ее в проточной части турбины.


На рис 4.1 приведена схема камеры сгорания ГТУ. Поток воздуха после компрессора, поступающий в КС, разделяется на первичный воздух GВ1 и вторичный – GВ2. Первичный воздух, подаваемый в количестве не менее стехиометрического, служит для полного сгорания топлива, а вторичный – для снижения температуры про­дуктов сгорания до требуемого уровня. Весь объем камеры сгорания делится на зоны горения и смешения. Рис. 4.1 Конструкция камеры сгорания. Воздухонаправляющее устройство (регистр) I служит для распределения и турбулизации первичного воздуха с целью улучше­ния смесеобразования для создания условий устойчивого процесса горения. Запальное устройство 2 служит для зажигания топлива в ка­мере сгорания в момент пуска. Горелочное устройство 3 предназначено для подачи топлива в КС и равномерного распределения по объему зоны горения. Пламенная (жаровая) труба 4 служит для ограничения огне­вого пространства и восприятия тепловых нагрузок. Силовой корпус 5 воспринимает нагрузки внутреннего давле­ния в камере сгорания. Смесители 6 перемешивают вторичный воздух с продуктами сго­рания с целью получения на выходе заданного температурного по­ля. Устойчивое горение топлива в КС обеспечивается следующими факторами: 1) подачей воздуха в количестве, необходимом для создания смеси нужного состава; 2) созданием нужного температурного режима; 3) наличием зоны стабилизации фронта пла­мени. Для обеспечения необходимого уровня температур и поля скоростей организуется зона обратных токов. 4.2.1. Требования к камерам сгорания и их характеристики Камеры сгорания ГТУ работают в широком диапазоне нагрузок. Они должны иметь малые габариты, массу, быть работоспособным при сжигании различных видов топлива. Кроме того, КС должны обеспечить допустимый уровень вредных выбросов с продуктами сгорания (окислов азота, серы). Особые требования к КС предъяв­лялся с точки зрения эксплуатационной надежности, так как они находятся в тяжелых температурных условиях. Кроме того, камеры сгорания должны иметь: высокий коэффициент полноты сгорания; малые потери давления; малые габариты, т.е. большую теплонапряженность; заданное поле температур; быстрый и надежный пуск; достаточно большой ресурс; достаточное удобство монтажа и профилактического обслуживания.

Снижение выбросов экологически вредных веществ в выхлопных газах гту

История

Приблизительно в 1789 году шотландский инженер и изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила», чтобы показать, работу скольких лошадей способны заменить его паровые машины. В частности утверждается, что одну из первых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. Согласно распространенной легенде, при этом пивовар решил сжульничать, выбрав самую сильную лошадь и заставив её работать на пределе сил. Уатт принял и даже превысил полученную пивоваром цифру, и эталоном стала именно мощность построенной машины, несмотря на то что реальная мощность, которую развивает лошадь при нормальной работе в течение продолжительного времени, значительно меньше — по некоторым оценкам, в полтора раза.

В то время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки объёмом от 140,9 до 190,9 л. Существовала (и существует) единица объема баррель (единица объёма), основанная на массе типовой бочки (англ. barrel) с грузом, которая весила 380 фунтов (1 фунт = 0,4536 кг), то есть 1 баррель = 172,4 кг.

Факторы влияющие на продолжительность первой фазы сгорания

  1. Воспламеняемость топлива, которая оценивается цетановым числом. Чем выше цетановое число, тем лучше воспламеняемость.
  2. Давление и температура воздушного заряда в начале впрыска топлива. При увеличении давления и температуры период задержки воспламенения сокращается.
  3. Тип камеры сгорания, который оказывает влияние на задержку воспламенения, гак как в зависимости от типа камеры по разному будет проходить распространение топлива по объему воздушного заряда и в пристеночной зоне. Кроме того температура стенок камеры сгорания также будет зависеть от ее типа.
  4. Интенсивность направленного движения заряда в камере. Увеличение интенсивности движения заряда несколько сокращает период задержки воспламенения. На рисунке показаны способы создания вихревого движения заряда в цилиндре при впуске.
  5. Тип распылителя форсунки. Форсунка закрытого типа сокращает период задержки воспламенения. Разделенные камеры сгорания имеют основную и вспомогательную полости, соединенные горловиной. В настоящее время применяют в основном вихревые камеры сгорания и предкамеры, где ось соединительной горловины направлена по касательной к внутренней поверхности камеры сгорания. Разделенные камеры сгорания обеспечивают более полное сгорание топлива и менее жесткую работу за счет сокращения времени задержки воспламенения.
  6. Нагрузка. С ростом нагрузки увеличивается давление и температура цикла, что приводит к повышению теплового режима двигателя, а это к свою очередь вызывает сокращение времени задержки воспламенения.
  7. Частота вращения коленчатого вала. Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к улучшению распыления, увеличению давления и температуры конца сжатия, что способствует сокращению первой фазы горения, особенно в дизелях с разделенными камерами сгорания. Продолжительность первой фазы горения при этом растет.

Вторая фаза горения (02) — самовоспламенение и быстрое горение начинается с момента воспламенения (см. рис. точка 2) и заканчивается в момент достижения максимального давления в цилиндре (точка 3). В первую очередь сгорают однородные слои смеси топлива и воздуха хорошо перемешанные между собой. При этом пламя распространяется очень быстро, соответственно быстро растет давление, в определенных случаях с образованием ударной волны, распространяющейся со скоростью звука. Но в отличие от карбюраторных двигателей в дизелях эти волны не переходят в детонационные, так как структура смеси по всему объему камеры сгорания неравномерна. Это позволяет получать более высокую степень сжатия.

После того, как сгорит хорошо подготовленная к воспламенению топливовоздушная смесь, горение продолжается в зонах, где структура смеси более неравномерна. Здесь на индикаторной диаграмме наблюдается некоторый спад роста давления.

В течение второй фазы выделяется 30—45 % всей теплоты. Температура рабочего тела возрастает до 1600—1800 К. Максимальное давление может достичь 6—9 МПа, а при наддуве превысить 10 МПа. Продолжительность второй фазы 0,8—1,5 мс, что соответствует 10—20° поворота коленчатого вала.

Камеры сгорания газового котла по конструкции

На рынке отопительных устройств, работающих на газе, классифицируют следующие камеры сгорания:

  • Открытая камера сгорания;
  • Закрытая камера сгорания.

Чтобы понять, принципиальные отличия открытой и закрытой камер сгорания, вспомним, что происходит в камере сгорания и для чего она нужна. В камере сгорания происходит сжигание топлива, в нашем случае газа, тепло, от сжигания которого через теплообменник передается теплоносителю в системе отопления. Для любого типа горения нужен кислород (воздух), без него любое горение прекращается. Именно по типу поступления (забора) воздуха и различаются открытые и закрытые камеры сгорания.

Открытая камера сгорания имеет физический контакт с топочной комнатой и забирает кислород из этой комнаты. Отсюда все требования по площади топочной, наличие форточек и вентиляций в ней.

Закрытая камера сгорания не «контактирует» с комнатой, где котел установлен. Воздух для горения поступает при помощи вентиляторов (нагнетается), чаще с улицы.

К этому нужно добавить, что котлы с открытой камерой горения (естественной тягой) нуждаются в оборудовании, такого же естественного дымохода. Котлы отопления с закрытой камерой горения, с принужденной тягой, не требуют массивных дымоходов, достаточно коаксиального дымохода двойного назначения, а продукты горения удаляются из них при помощи дымососа (специально вентилятора).

Отсюда, видим первый недостаток газовых котлов с закрытой камерой горения, они не могут работать без наличия электричества в доме. Без электричества не будет работать вентилятор подающий воздух в камеру сгорания и выводящий из неё продукты горения, а значит не будет работать котел.

Как происходит запуск дизельного двигателя?

Принцип работы дизельного двигателя следующий: в цилиндры поступает чистый воздух, который вследствие высокого сжатия нагревается до 700°С и более. После этого, при приближении поршня к верхней точке его траектории в камеру сгорания под давлением подается горючее, которое воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Момент воспламенения сопровождается резким повышением давления в цилиндре. Такой принцип работы позволяет мотору работать на максимально обедненных смесях, что обеспечивает экономичность его эксплуатации.

Для холодного старта дизеля используется система предпускового нагрева, основным элементом которой являются свечи накаливания –нагревательные элементы, размещенные в камерах сгорания. Они позволяют за несколько секунд поднять температуру воздуха до требуемого значения. При включении системы в салоне загорается лампочка. Ее обесточивание свидетельствует о готовности двигателя к запуску. Подача электроэнергии к свечам прерывается автоматически, спустя 15сек – 25 сек после старта. Это условие позволяет обеспечить стабильную работу непрогретого агрегата. Современные системы данного типа делают возможным легкий запуск дизеля при температурах до -30°С при условии исправности мотора и использования масла и топлива соответствующей сезонности и качества.

Конструктивные особенности

Схема дизельного двигателя в целом повторяет механизм бензинового силового агрегата с той разницей, что аналогичные детали значительно усиливаются с учетом более высоких нагрузок. Поскольку воспламенение происходит в результате сжатия, из схемы исключаются компоненты системы зажигания, а свечи заменяются на элементы накаливания, не дающие искры и предназначенные для предварительного прогревания воздуха в камерах сгорания.

Характерной особенностью конструкции дизельного двигателя, связанной с самим принципом его работы, является геометрия днища поршней. Их форма определяется спецификой камеры сгорания. В верхней точке хода поршня, его днище оказывается выше самой крайней точки блока цилиндров. В некоторых случаях, в донышке поршня и располагается сама камера сгорания. От ее типа и реализованного способа подачи смеси и зависят технические и экологические характеристики конкретной модели дизельного двигателя.

Размер — камера — сгорание

Система питания дизельного двигателя- Устройство и неисправности

Размеры камеры сгорания должны быть таковы, чтобы смешение и химические реакции успели закончиться до входа в сопло двигателя. Необходимые размеры камеры определяются величиной т — временем пребывания в камере топлива и его продуктов сгорания, которое находится по величине объема продуктов сгорания при температуре горения Т, давлении в двигателе р, объеме камера сгорания V, соотношению pV RT и количеству топлива, сгорающего в 1 сек. Однако нужно иметь в виду, что объем топлива по мере его сгорания в камере возрастает от очень малой величины ( объема жидкого тела) до значения VK, а время пребывания вычисляется по этому большему объему. При увеличении давления время пребывания в камере увеличивается, поэтому камера на том же расходе топлива может быть меньших размеров.  

Размеры камеры сгорания должны быть таковы, чтобы смешение и химические реакции успели закончиться до входа в сопло двигателя. Необходимые размеры камеры определяются величиной т времени пребывания в камере топлива и его продуктов сгорания. Время пребывания находится по величине объема продуктов сгорания при температуре горения Th, давлении в двигателе Р, объеме камеры сгорания V /, , соотношению PV — RT и количеству топлива, сгорающего в 1 сек.  

Распределение температур в пламенной трубе малой опытной камеры. а — при горелке с плоским регистром. б — при горелке с коническим регистром.  

С увеличением размеров камеры сгорания температура пламенной трубы возрастает. Однако имеющийся опытный материал, касающийся камер сгорания размером около одного метра и более, показывает, что температура пламенной трубы не достигает опасного уровня.  

При уменьшении размеров камеры сгорания уменьшаются разрежение, создаваемое горелкой в начале камеры, и количество рецирку-лирующих газов, а последнее при сжигании холодного газа с холодным воздухом ухудшает условия воспламенения и увеличивает отрыв факела от горелки. При очень малом сечении камеры и сжигании холодного газа с холодным воздухом для обеспечения устойчивого горения требуются специальные стабилизаторы воспламенения.  

С уменьшением размеров камеры сгорания увеличивается влияние нагрузки на полноту сгорания.  

При расчете размеров камер сгорания или при решении обратной задачи — выборе горелок для камер заданных размеров — руководствуются опытными данными работы сходственных установок и интуицией.  

Опережение зажигания зависит от размеров камеры сгорания, числа оборотов машины, нагрузки и должно быть определено экспериментально. Для транспортных двигателей, работающих с неременным числом оборотов, предусматривается автоматическое регулирование опережения зажигания.  

Скорость выделения тепла непосредственно влияет на размеры камеры сгорания, которые должны быть как можно меньше, чтобы снизить габариты и вес двигателя. Таким образом, задача состоит в достижении высокой интенсивности сгорания при минимальных турбулентности и потерях от неполноты сгорания. Мы располагаем очень малым количеством данных о влиянии различных топлив и их свойств на размеры пламени, хотя исследование этого вопроса ведется и в настоящее время.  

Погружная горелка.  

Поэтому он должен свестись к определению размеров камеры сгорания в зависимости от расхода горючей смеси. Чрезвычайно важным элементом расчета является определение длины камеры сгорания как непременное условие для полного сгорания топлива.  

Стволы детонационных установок различаются формой и размерами камеры сгорания, местом ввода горючей смеси и порошка, способом и местом инициирования горения горючей смеси, конструктивными особенностями системы охлаждения. Более перспективны конструкции стволов с переменным по длине сечением камеры сгорания.  

В работе [ 2J впервые рассмотрено влияние размеров камеры сгорания на среднюю скорость горения. Аналогичные, результаты сравнительно просто получить, используя метод Авери для определения повышения температуры, обусловленного поглощением энергии излучения.  

Если ширина зоны горения становится сравнимой с размерами камеры сгорания, то, несмотря на охват пламенем всего объема заряда, горение может затягиваться на значительную часть хода расширения, с соответствующим снижением экономичности цикла. Кроме того, вследствие непосредственного соприкосновения со стенками, резко возрастают скорости теплоотдачи и гибели активных частиц, что может не только снизить скорость горения, но и привести к полному его прекращению.  

Степень черноты канала и Пропускательная способность пристеночного слоя для экспоненциальной модели полосы с перекрытыми линиями.  

Объем — камера — сгорание

Объем камеры сгорания и трубопроводов, соединяющих ее с турбиной, невелик по сравнению с расходом воздуха. Поэтому влияние объема газа перед турбиной на процесс регулирования сказывается слабо. Регулирование работает вполне устойчиво, без пульсаций, как во время синхронизации, так и при нормальной эксплуатации. При полном сбросе нагрузки перерегулирование получается очень незначительным.  

Схема одноцилиндрового дизельного двигателя.  

Объем камеры сгорания и рабочий объем в сумме составляют полный объем цилиндра. Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше камеры сгорания.  

Объем камеры сгорания при этом предполагают заполненным остаточными газами. Числовые значения величин, входящих в уравнение (21.9), за исключением R0, зависят от условий работы двигателя и оказывают существенное влияние на величину весового заряда.  

Сумма объема камеры сгорания и рабочего объема цилиндра называется полным объемом цилиндра.  

В объеме камеры сгорания ( объемное смесеобразование), когда топливо впрыскивается непосредственно в движущуюся воздушную среду, причем: не предполагается его попадание на поверхности, ограничивающие камеру сгоранпя. В этом случае то плпво может воспламеняться в нескольких зонах, где температуры наиболее высокие, а состав смеси находится в концентрационных пределах, при которых возможно воспламенение топлива.  

Для изменения объема камеры сгорания, в случае работы на различных сортах топлива, в верхней части цилиндровой головки двигателя установлен специальный небольшой поршень.  

Допускаемые нагрузки на дюбели, вбитые в стены.  

При увеличении расстояния объем камеры сгорания возрастает, давление газов снижается и заглубление дюбеля уменьшается.  

Схема цилиндра двигателя фирмы Форд с послойной подачей топлива.  

Отношение поверхности и объема камеры сгорания может быть понижено путем увеличения рабочего объема цилиндра, путем увеличения отношения длины хода поршня к диаметру цилиндра, путем снижения степени сжатия и путем изменения формы камеры сгорания.  

Эти тепловые напряжения объема камер сгорания были установлены для определенных агрегатов ( паровых котлов), оборудуемых горелками, мало различающимися по факелу, который они создавали.  

Отношение поверхности к объему камеры сгорания имеет большое значение. Если несгоревший заряд сжат в малом пространстве, то стенки камеры достаточно охлаждают газ и действуют на течение химических реакций. Большая поверхность повышает вероятность обрыва цепей, не столько за счет диффузии ( так как давление слишком велико), сколько вследствие, переноса активных частиц движущимся газом, что вызывает увеличение задержки воспламенения.  

Ход поршня и объемы цилиндров.  

Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания, вместе взятые, составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом двигателя. При малых объемах — до одного литра — он выражается в кубических сантиметрах.  

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

  • 7,0–7,5 октановое число 72–76.
  • 7,5–8,5 октановое число 76–85.
  • 5,5–7 октановое число 66–72.
  • 10:1 октановое число 92.
  • От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
  • От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.