ФРОНТОВОЕ УСТРОЙСТВО КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения и может найти применение в конструкциях фронтовых устройств камер сгорания газотурбинных двигателей.
Наиболее близким является фронтовое устройство камеры сгорания, включающее корпус, в котором расположен завихритель, образующий с корпусом внутреннюю полость, и топливную форсунку с отверстиями для подачи топлива (патент RU №119071, МПК F23R 3/16, опубликовано 10.08.2012 г.).
Повышенная неравномерность состава топливовоздушной смеси на выходе из фронтового устройства создает зоны с повышенной и пониженной концентрацией топлива. При горении в жаровой трубе топливовоздушной смеси в условиях с повышенным содержанием воздуха с коэффициентом избытка воздуха большим, чем требуется для полного сгорания топлива (α>1), переобогащение топливом приводит к увеличению температуры горения в этих зонах и увеличению выбросов NOx. При горении топливовоздушной смеси в условиях с пониженным содержанием воздуха с коэффициентом избытка воздуха меньшим, чем требуется для полного сгорания топлива (α<1), переобогащение топливом приводит к уменьшению температуры горения в этих зонах и, соответственно, к увеличению выбросов СО и способствует образованию дыма.
Техническим результатом, достигаемым в заявленной полезной модели, является снижение выбросов вредных веществ NOx, CO и дымления.
Дополнительным техническим результатом является устранение нагарообразования и обгорания деталей завихрителя и форсунки.
Поставленный технический результат достигается тем, что фронтовое устройство камеры сгорания, содержащее корпус, в котором расположен завихритель, образующий с корпусом внутреннюю полость, и топливную форсунку с отверстиями для подачи топлива, в отличие от известного, снабжено передней и задней стенками, между которыми установлены трубки, при этом передняя стенка замыкает внутреннюю полость, а трубки установлены вдоль оси фронтового устройства
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - заявляемое фронтовое устройство камеры сгорания;
фиг. 2 - вид справа на устройство на фиг. 1.
Фронтовое устройство камеры сгорания (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором расположен завихритель 2, образующий с корпусом 1 внутреннюю полость 3. В корпусе 1 расположена топливная форсунка 4 с отверстиями 5 для подачи топлива во внутреннюю полость 3. В корпусе на выходе из внутренней полости 3 расположены параллельно передняя 6 и задняя 7 стенки (фиг. 2). Передняя стенка 6 замыкает внутреннюю полость 3 фронтового устройства. Между стенками вдоль оси фронтового устройства камеры сгорания установлены трубки 8. Трубки 8 сообщают внутреннюю полость 3 фронтового устройства с полостью жаровой трубы 9.
Количество трубок 8 не менее количества каналов завихрителя 2 (на чертеже не показаны). Суммарная площадь проходного сечения трубок 8 не более суммарной площади проходного сечения завихрителя 2, а площадь проходного сечения каждой трубки 8 не более площади проходного сечения одного канала завихрителя (на чертеже не показаны) (Я.И. Шнеэ, Газовые турбины, часть вторая, стр. 115-116, Киев, издательство «Вища школа», 1977).
Фронтовое устройство работает следующим образом. Во внутреннюю полость 3 фронтового устройства через отверстия для подачи топлива 5 подается топливо. Воздух, попадающий во внутреннюю полость 3 через завихритель 2, создает закрученный поток. Во внутренней полости 3, ограниченной корпусом 1, завихрителем 2 и передней 6 стенкой, происходит смешение топлива с воздухом. Замкнутость внутренней полости 3 увеличивает эффективность перемешивания топлива с воздухом. Подготовленная перемешенная топливо-воздушная смесь через трубки 8 попадает в полость жаровой трубы 9, где происходит сгорание топлива. Топливовоздушная смесь с повышенной равномерностью состава обеспечивает горение без локальных зон, переобогащенных топливом, что способствует снижению уровня вредных выбросов NOx, CO и дымления.
Дополнительно наличие задней 7 стенки и трубок 8 снижает эффект проскока пламени из полости жаровой трубы во внутреннюю полость 3 и тем самым устраняет обгорание деталей завихрителя 2 и форсунки 4. Выполнение площади проходного сечения каждой трубки 8 не более площади проходного сечения одного канала завихрителя 2 обеспечивает уменьшение проходного диаметра трубки 8 и устраняет проникновение пламени вверх по потоку трубки 8 из полости жаровой трубы 9 в полость 3.
Кроме того, наличие задней 7 стенки и трубок 8 снижает эффект проникновения продуктов неполного сгорания во внутреннюю полость 3 и тем самым устраняет нагарообразование на деталях завихрителя 2 и форсунки 4. Выполнение площади проходного сечения трубок 8 не более площади проходного сечения завихрителя 2 обеспечивает повышенные скорости топливовоздушной смеси в трубках 8 по сравнению со скоростями в проходном сечении завихрителя 2, что снижает эффект проникновения продуктов неполного сгорания через трубки 8 во внутреннюю полость 3.