اساس محفظه احتراق و انواع آن

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 847

سپاس: 524

جنسیت:

تماس:

اساس محفظه احتراق و انواع آن

پست توسط rohamjpl »

ابتدا بگویم هوا پس از فشرده شدن و مخلوط شدن با سوخت به نسبت سوخت و مقدار فشردگی هوا احتراق حاصل میکند. مثلا اگر در موتور های پیستونی مقدار فشردگی هوا را از مقدار معمولی آن( ۱۶- ۱۸ Atm) افزایش دهیم قدرت موتور افزایش میابد. البته مقدار فشردگی هوا در موتور های پیستونی کاملا اصولی و دقیق تعیین شده و چنانچه بخواهیم این مقدار را افزایش دهیم باید از قطعات و شرایط خاصی استفاده کنیم و در حالت کلی نمیتوان در موتور های معمولی این کار را کرد چون با موانعی از قبیل افزایش دادن تعداد رینگ های کمپرسی و افزایش مقاومت قطعات تمام متحرک مانند میل لنگ و شاتون و ... روبرو میشود .
برای بهتر درک کردن اهمیت فشرده شدن هوا میتوان مثال واضح دیگری زد . اگر شما در موتور های پیستونی مرحله ی ترکم که مربوط به فشردگی هوا میباشد؛ حذف کنید دیگر موتور کار نخواهد کرد در موتور های جت نیز به این صورت است. در حالت کلی اگر در هوا خاصیت فشردگی وجود نداشت هیچ موتور اکسایشی وجود نداشت.هوای فشرده با سرعت معمولی 150 متر بر ثانیه وارد محفظه احتراق می شود که در واقع برای احتراق موثر بسیار زیاد است. اولین قدم کاهش جریان هوای فشرده و متعاقباً افزایش فشار استاتیک آن است. با توجه به سرعت شعله سوخت جت ، کاهش سرعت جریان حتی 80 فوت در ثانیه (24.4 متر بر ثانیه) هر شعله را خاموش می کند. بنابراین نیاز به یک منطقه احتراق با جریان هوا با سرعت محوری بسیار کمتر است ، به طوری که احتراق در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی پایدار می ماند.
در حالت عادی ، نسبت هوا به سوخت (AF) بین 45: 1 و 130: 1 متغیر است. سوختهای مبتنی بر نفت سفید به طور موثر در نسبت AF در حدود 15: 1 سوزانده می شوند و به این ترتیب ، تنها بخشی از هوا که وارد محفظه احتراق می شود در واقع در فرایند احتراق شرکت می کند. این منطقه به عنوان منطقه احتراق اولیه شناخته می شود.
حدود 20 درصد از جرم هوا مستقیماً به سمت هسته محفظه هدایت می شود. در نقطه ورود ، پره های چرخان و یک شعله ور سوراخ دار ، هوای ورودی را مجبور به چرخش می کند و گردش بهتر هوا را ایجاد کرده و از طریق محفظه مخلوط می شود. 80 درصد باقی مانده از توده هوا بین پوشش محفظه احتراق و پوشش آن با عملکرد خنک کننده قابل توجه تغذیه می شود.دمای محصولات احتراق تا پایان منطقه اولیه می تواند به 1800-2000 درجه سانتی گراد برسد و قبل از ورود به توربین باید خنک شود. برای دستیابی به این هدف ، هوای بلااستفاده تا کنون (حدود 60 درصد) به تدریج در محفظه وارد می شود. می توان گفت که نیمی از جریان ثانویه برای خنک کردن گازهای احتراق و نیمی دیگر برای خنک کردن پوشش و پوشش احتراق استفاده می شود. همچنین لازم به ذکر است که احتراق باید قبل از معرفی خنک ترین جریان هوا در انتهای احتراق تکمیل شود ، در غیر این صورت ، بازده احتراق به دلیل درجه حرارت پایین به شدت کاهش می یابد.
شروع احتراق معمولاً با استفاده از شمع در هنگام راه اندازی انجام می شود. هنگامی که هوا از طریق هسته عبور می کند و دما افزایش می یابد ، احتراق خود پایدار است و دیگر نیازی به دوشاخه نیست. طراحی محفظه احتراق می تواند از یک موتور به موتور دیگر به طرق مختلف مانند نحوه تزریق سوخت ، نحوه ایجاد سرمایش و نحوه مدیریت جریان متفاوت باشد.
تامین سوخت
وارد کردن سوخت به ناحیه احتراق می تواند به روش های مختلفی انجام شود که بر اساس یکی از دو اصل استوار است. اسپری کردن آن به شکل ذرات ریز در جریان چرخان هوا در منطقه احتراق اولیه یا بخار کردن سوخت قبل از ورود این قسمت به منطقه احتراق.
پیش بخار سازی به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد و اکثر موتورها مجهز به نازل های پاشش هستند. به همین دلیل ، چنین محفظه های احتراق به طور مفصل مورد بحث قرار نمی گیرد. ساختار آنها از این نظر متفاوت است که پره های چرخشی مورد نیاز نیستند ، در حالی که لوله های فلزی قلاب مانند برای تحویل سوخت استفاده می شود. انتهای باز لوله ها در برابر جریان هوا قرار دارد و افزایش دما به انتهای لوله ها چیزی است که روند تبخیر را پیش می برد. سوخت گازی مانند قبل از لوله ها خارج شده و در محفظه احتراق می کند.
تزریق سوخت
انژکتورهای سوخت به گونه ای طراحی شده اند که حداکثر فشار سوخت را برای پراکنده شدن یا بخار شدن آن به حداکثر می رساند ، که به احتراق سریع و کامل آن کمک می کند. بر خلاف موتورهای پیستونی ، محفظه های احتراق موتورهای جت باید با سرعت جریان و سرعت بسیار بالایی روبرو شوند و طراحی آنها را نسبت به اصل اساسی که بر اساس آن پیشنهاد شده است ، سخت گیرانه تر کند.
دو روش متداول برای پراکندگی دقیق سوخت این است که آن را از طریق یک دیسک بسیار سوراخ دار یا از طریق یک شکاف کوچک بین دو حلقه به منظور چرخش ، پراکندگی یا تبخیر مجبور کنید. پیش نیاز اصلی این امر تامین سوخت تحت فشار بالا است ، که در برخی موارد از محفظه پیش تزریق با باله هایی عبور می کند که باعث ایجاد چرخش در جریان سوخت می شود. تحت فشار تزریق پایین ، سوخت به صورت یک جریان مداوم و حبابی شکل خارج می شود. با افزایش فشار ، لایه مرزی جریان شروع به تجزیه می کند تا چیزی که به عنوان "لاله" توصیف می شود را تشکیل دهد. سرانجام ، در فشار كامل عملياتي ، سوخت به بخشهاي بسيار كوچكتر تجزيه مي شود و به طور موثر يك ناحيه اسپري بسيار اتمي را تشكيل مي دهد.4.3 انواع محفظه احتراق
با وجود اینکه می توان سه نوع محفظه احتراق اصلی را تشخیص داد (چند محفظه ، لوله حلقوی حلقوی و محفظه احتراق حلقوی) ، شایان ذکر است که اکثر موتورهای جت مدرن از جمله موتورهای با دور بالا دارای محفظه احتراق حلقوی هستند.
اتاق احتراق چند اتاقه
طراحی چند محفظه را می توان در موتورهای جت با کمپرسور گریز از مرکز و کمپرسورهای محوری قدیمی یافت. این در واقع یک نسخه بهبود یافته از محفظه احتراق فرانک ویتل است که دارای جریان معکوس است ، اما منجر به کاهش قابل توجه فشار می شود.
محفظه های استوانه ای در اطراف محور موتور قرار گرفته و هوا از طریق کمپرسور از طریق مجاری از کمپرسور خارج می شود. این اتاقهای جداگانه کاملاً از هم جدا نیستند. لوله های کوتاه آنها را متصل می کنند تا اطمینان حاصل شود که فشار هوا به طور مساوی توزیع شده است و شعله می تواند به همه محفظه ها منتقل شود ، زیرا ابتدا احتراق در یک یا دو محفظه انجام می شود.
اتاق احتراق توبو-حلقوی
محفظه احتراق لوله و حلقوی ترکیبی از طرح های چند محفظه و حلقوی است. همچنین از چندین اتاق جداگانه تشکیل شده است که همه در یک محفظه قرار گرفته اند. اصل کلی طراحی بسیار شبیه به آنچه قبلاً توضیح داده شده است و منجر به هیچ گونه پیشرفت و نگهداری قابل توجهی در عملکرد نمی شود.
اتاق احتراق حلقوی
احتراق حلقوی از یک "محفظه" حلقه ای شکل بین یک پوشش داخلی و خارجی تشکیل شده است. با توجه به تداوم جریان در اطراف حلقه ها ، انتشار شعله با سهولت بیشتری انجام می شود. مزیت اصلی یک احتراق حلقوی این است که برای همان قدرت مورد نیاز ، می تواند تا 75 of از فضای مورد نیاز برای یک محفظه احتراق لوله ای-حلقوی را اشغال کند. در مقایسه با محفظه احتراق لوله و حلقوی ، سطح در معرض دمای بسیار بالا بسیار کمتر است ، بدین معنی که مقدار هوای مورد استفاده برای خنک کردن احتراق حلقوی حدود 15 less کمتر است. علاوه بر این ، توزیع بار یکنواخت را در مقایسه با سایر ترتیبات به مرحله اول توربین ارائه می دهد.
کاهش میزان هوای خنک کننده مورد نیاز منجر به افزایش بازده احتراق می شود زیرا تمام سوخت را می توان به طور کامل سوزاند و مونوکسید کربن را که در جو منتشر می شود حذف می کند. همه موتورهای جت پرسرعت مدرن دارای احتراق حلقوی هستند.
ترتیبات معمول محفظه احتراق
کارایی محفظه احتراق
همانطور که قبلاً ذکر شد ، چالش اصلی طراحی در اطراف محفظه احتراق اطمینان از احتراق کارآمد در طیف وسیعی از شرایط عملیاتی بدون افت فشار قابل توجه است. علاوه بر این ، داشتن قابلیت احتراق مجدد سوخت در موارد نادر خاموش شدن ناخواسته مهم است. بنابراین ، آشکار می شود که با وجود اینکه انژکتورهای سوخت و شمع در عملکرد خود ساده هستند ، اما قابلیت اطمینان آنها از اهمیت بالایی برخوردار است.
از لحاظ نظری ، می توان تصور کرد که احتراق بدون افت فشار انجام می شود. با این حال ، از آنجا که این امر کاملاً ممکن نیست ، مهم است که ضررها را به حداقل برسانید. افت فشار بیشتر به دلیل تمایل به ایجاد چرخش و متعاقباً اختلاط کارآمد هوا و سوخت رخ می دهد. این کاهش معمولاً بین 5 تا 10 درصد است.
بازده احتراق
راندمان احتراق یک موتور مدرن در سطح دریا (به عنوان مثال در هنگام برخاستن برای اکثر مکانها) 100 است و در طول سفر دریایی به حدود 98 reduces کاهش می یابد. کارایی بستگی به فشار هوا ، دمای تثبیت شده و نسبت هوا به سوخت دارد ، همانطور که در زیر نشان داده شده است.
ثبات احتراق
پایداری احتراق به شرایط طبیعی احتراق و توانایی محفظه برای حفظ شعله پایدار در طیف وسیعی از شرایط اشاره دارد. برای هر طراحی محفظه احتراق ، محدودیت های عملیاتی نسبت هوا به سوخت وجود دارد که محدودیت مصرف سوخت و سوخت را مشخص می کند. این امکان وجود دارد که شعله در محفظه در دوره های صعود یا نزولی سریع که جریان هوا زیاد است و میزان تزریق سوخت کم است ، خاموش شود.
با افزایش سرعت هوا ، محدوده شعله پایدار باریک می شود-بدون توجه به نسبت هوا به سوخت ، شعله خاموش می شود. خود فرآیند احتراق دارای محدودیت های ضعیف (ضعیف) و غنی است که می تواند به عنوان منحنی در منطقه پایدار تجسم شود.
ثبات احتراق
سازند کربن
موتورهای جت با نسبت فشرده سازی بالا در هنگام برخاستن دود قابل مشاهده ای تولید می کنند که نشان دهنده تشکیل کربن در منطقه احتراق اولیه است. علت اصلی این امر وجود مخلوط غنی از سوخت ، چرخش نسبتاً کم ، درجه حرارت بالا و فشار زیاد است. وجود دود همچنین نشاندهنده کاهش راندمان احتراق است که تنها به 0.2-0.3٪ می رسد.
مواد
یک نیاز ذاتی و آشکار به مواد با مقاومت در برابر درجه حرارت بالا برای آستر محفظه احتراق ، پوشش داخلی و اجزای داخلی وجود دارد. حتی اگر از موادی با خواص حرارتی عالی به طور گسترده استفاده شود ، خواص آنها به تنهایی کافی نخواهد بود و استفاده از آنها به خنک کننده موثر در طول عمر مفید آنها بستگی دارد. بهینه ترین طرح های محفظه احتراق یک لایه نازک از هوای خنک کننده را بر روی پوشش داخلی قرار می دهد ، به طوری که شعله مستقیماً با قطعات تماس پیدا نمی کند.
روکش های میانی و بیرونی محفظه نیز باید دارای ویژگی های خستگی حرارتی و مکانیکی عالی باشند. اولی برای مبارزه با هسته ترکها به دلیل گرادیان حرارتی بالا که ایجاد می شود و دومی به دلیل بارگذاری چرخه ای ناشی از ارتعاش.
تصویرآسترها اغلب از آلیاژهای نیکل ساخته می شوند که بیشتر آنها حاوی نیکل و آهن هستند. نیکل ویژگی های حرارتی و استحکام استثنایی را ارائه می دهد اما بسیار متراکم است و استفاده از آن معمولاً به قسمتهایی که کاملاً ضروری است محدود می شود. بدنه های بیرونی را می توان از فولاد ساخت.
آستر ارای چندین دهانه است که اجازه می دهد تا 20 درصد جریان اصلی وارد منطقه احتراق اولیه شود. هوایی که از پره های چرخشی عبور می کرد و این دهانه ها یک منطقه چرخش کوچک با سرعت جریان نسبتاً کند ایجاد می کردند. این گردش مجدد همچنین احتراق قطرات سوخت تزریقی را تسریع می کند و افزایش سریع دما را تا دمای احتراق تثبیت شده ارائه می دهد.
در موتور های پیستونی احتراق بطور کامل صورت نمیگیرد و مقداری کربن و رسوبات دیگر بر جای میگذارد. در موتور جت تقریبا سوخت به طور کامل با اکسیژن با بازدهی نزدیک به ۱۰۰٪ ترکیب میشود (هیچوقت احتراق کامل صورت نمیگیرد مگر آنکه مقدار هوای لازم بیشتر( اکسیژن خالص) و سوخت خالص باشد که در مورد سوخت های فصیلی صادق نمیباشد).
در موتور های پیستونی سوخت با هوا مخلوط شده سپس این مخلوط به داخل محفظه ی احتراق میرود ( به غیر از موتورهای دیزلی ) و تولید انفجار میکند. بهترین نسبت هوا به سوخت در این موتورها ۱۵:۱ و ۱۴:۱ است و مقدار گرمای تولیدی حدود ۱۵۰۰ میباشد.
اما در موتورهای توربینی این مقدار افزایش میابد ولی هیچ دستگاه یا وسیله ای برای تنظیم دقیق این مقدار وجود ندارد و فقط با سنسور های مخصوصی مقدار اکسیژن موجود در هوا محاسبه و به نسبت آن سوخت افزایش یا کاهش میابد.
در موتورهای توربینی هوا در داخل محفظه ی احتراق با سوخت مخلوط میشود. در صورت اینکه سوخت مایع باشد به صورت پودر در داخل محفظه ی احتراق پاشیده و به خوبی با هوا مخلوط میشود. تفاوت اساسی آن با سایر موتورها این است که در آن احتراق مداوم و پایدار است به این معنی که احتراق متوقف نمیگردد. اما بطور کاربردی هیچ ماده ای برای استفاده در جنس محفظه ی احتراق و توربین وجود ندارد که بطور مداوم حرارت بالای ۱۵۰۰را بدون تغییر حالت (فیزیکی و شیمیایی) تحمل کند. این مشکل بطریقی با شکافتن هوای کمپرسور به دو شاخه حل شده است. شاخه اول برای سوزاندن سوخت در نسبت استوکیومتری و شاخه یا انشعاب دوم با حرارت حاصل از شاخه ی اول مخلوط میشود.(حرارت ایجاد شده شامل حرارت محفظه ی احتراق، توربینها، نازلها یا به اصطلاح استاتورها ، نازل خروجی و کلیه قسمت هایی که حرارت دارند میشود). نتیجه اینکه احتراق سوخت کامل میشود و کل جرم هوای کمپرس شده ی گرم بطور مزدوج و یکنواخت به دمای عملیاتی توربینها اختصاص داده می شود.
همانطور که از نامش پیداست کارش ایجاد احتراق در مخلوط هوا و سوخت است.
اتاقک احتراق همانند یک استوانه مشبک شده یا دو لوله در هم فرو رفته است که لوله داخلی برای احتراق و لوله بیرونی برای خنک کردن لوله داخلی با استفاده از هوای فشرده شده کمپرسور است جریان سیال بعد از رسیدن به به اتاقک احتراق توسط تیغه ها با زاویه خاصی وارد اتاقک احتراق میشود ود در ورودی اتاقک که قسمت احتراق است سیال هوا بصورت گردباد در آمده و با سوخت مخلوط میشود و در اینجا دمای سیال تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد هم میرسد و بعد با هوای فشرده شده کمپرسور مخلوط شده م از اتاقک احتراق خارج میشود اتاقک احتراق ها به انواع تک اتاقک احتراق و چند پوسته . تک اتاقک احتراق و دو پوسته . و چند اتاقک احتراق و چند پوسته تقسیم میشود
موتور های چند اتاقک احتراقه تنها در دو اتاقک دارای شمع هستند و سیالی که احتراق بر روی آن انجام شده توسط لوله به دیگر اتاقک ها انتقال میابد کلا اتاقک احتراق ها دارای دو شمع هستند که یکی در موقعیت ساعت ۴ و دیگری ۸ قرار میگیرد موتور های کوچک و سبک دارای یک مجرای پاشش سوخت و موتور های بزرگ دارای دو مجرای پاشش سوخت هستند شمع ها نیروی الکتریکی ۱۱۵ ولتی خود را برای جرقه از آلترناتور ها دریافت میکنند .مجرا های پاشش یوخت باید سوخت را کاملا به صورت پودر در اتاقک پخش کنند که بسرعت تبخیر شده و با هوا کاملا مخلوط شده که در صورت جرقه کاملا بسوزد اگر مجرا پاشش سوخت(انژکتور) سوخت را به صورت پودر نپاشاند یعنی بزرگتر باشد و تبخیر کامل نشود در این صورت به صورت کاملا نخواهد سوخت و دوده میزند و دود ساهی از خود بجا میگذاردهدف احتراق در توربین گازی افزودن انرژی به سیستم برای تأمین نیروی توربین ها و تولید گاز با سرعت بالا برای خروج از طریق نازل در کاربردهای هواپیما است. مانند هر چالش مهندسی ، انجام این امر مستلزم ایجاد تعادل در بسیاری از ملاحظات طراحی است ، مانند موارد زیر:
سوخت را کاملاً بسوزانید. در غیر این صورت ، موتور سوخت نسوز را هدر می دهد و انتشار ناخواسته هیدروکربن های سوخته ، مونوکسید کربن (CO) و دوده ایجاد می کند.
افت فشار کم در سراسر احتراق. توربینی که احتراق به آن تغذیه می کند برای کارکرد موثر به جریان فشار قوی نیاز دارد.
شعله (احتراق) باید در داخل احتراق نگه داشته شود. اگر احتراق در موتور بیشتر اتفاق بیفتد ، مراحل توربین به راحتی گرم می شوند و آسیب می بینند. علاوه بر این ، با پیشرفت بیشتر تیغه های توربین و مقاومت در برابر دماهای بالاتر ، احتراق ها در دمای بالاتر طراحی می شوند و قسمتهای احتراق باید در دماهای بالاتر مقاومت کنند.
در صورت شعله ور شدن موتور باید در ارتفاع زیاد دوباره روشن شود.
مشخصات دمای خروجی یکنواخت در صورت وجود نقاط داغ در جریان خروجی ، توربین ممکن است تحت تنش حرارتی یا سایر انواع آسیب قرار گیرد. به طور مشابه ، مشخصات دما درون احتراق باید از نقاط داغ اجتناب کند ، زیرا آنها می توانند به یک احتراق از داخل آسیب برسانند یا از بین ببرند.
اندازه و وزن فیزیکی کوچک. فضا و وزن در کاربردهای هواپیما برتر است ، بنابراین یک احتراق خوب طراحی شده سعی می کند جمع و جور باشد. کاربردهای غیر هواپیمایی ، مانند توربین های گازی تولید نیرو ، به این محدودیت نیستند.تصویر
طیف وسیعی از عملکرد. اکثر احتراق ها باید بتوانند با انواع فشار ورودی ، دما و جریان جرمی کار کنند. این عوامل هم با تنظیمات موتور و هم با شرایط محیطی تغییر می کند (یعنی گاز کامل در ارتفاع پایین می تواند بسیار متفاوت از دریچه گاز بیکار در ارتفاع بالا باشد).
احتراق قوطی ها محفظه های احتراق استوانه ای مستقل هستند. هر "قوطی" دارای انژکتور سوخت ، جرقه زن ، آستر و بدنه مخصوص به خود است.هوای اولیه از کمپرسور به داخل هر قوطی هدایت می شود ، جایی که سرعت آن کاهش می یابد ، با سوخت مخلوط شده و سپس مشتعل می شود. هوای ثانویه نیز از کمپرسور خارج می شود ، جایی که در خارج از آستر (در داخل آن محل احتراق انجام می شود) تغذیه می شود. سپس هوای ثانویه ، معمولاً از طریق شکاف هایی در آستر ، وارد منطقه احتراق می شود تا آستر از طریق خنک کننده فیلم نازک خنک شود.
در بیشتر کاربردها ، قوطی های متعدد حول محور مرکزی موتور چیده شده و اگزوز مشترک آنها به توربین (ها) تغذیه می شود. به دلیل سهولت طراحی و آزمایش ، احتراق های نوع Can بیشتر در موتورهای اولیه توربین گازی مورد استفاده قرار می گرفتند (می توان یک قوطی را به جای آزمایش کل سیستم آزمایش کرد). نگهداری انواع احتراق سوزان آسان است ، زیرا فقط یک قوطی باید برداشته شود ، نه تمام قسمت احتراق. اکثر موتورهای توربین گازی مدرن (مخصوص هواپیماها) از احتراق قوطی استفاده نمی کنند ، زیرا اغلب وزن آنها بیشتر از جایگزین ها است. علاوه بر این ، افت فشار روی قوطی به طور کلی بیشتر از سایر احتراق ها (به ترتیب 7) است. بیشتر موتورهای مدرن که از احتراق قوطی استفاده می کنند ، توربوشفت هستند که دارای کمپرسورهای گریز از مرکز هستند.تصویر
کانولار
احتراق کانولار برای موتور توربین گازی ، محور مشاهده از طریق اگزوز
نوع بعدی احتراق احتراق لوله ای است. این اصطلاح به معنای "قوطی حلقوی" است. مانند احتراق قوطی ، احتراق های حلقوی دارای مناطق احتراق مجزا هستند که در آسترهای جداگانه با انژکتورهای سوخت مخصوص خود قرار دارند. بر خلاف احتراق قوطی ، همه مناطق احتراق دارای یک حلقه (حلقه) مشترک هستند. هر منطقه احتراق دیگر مجبور نیست به عنوان مخزن تحت فشار عمل کند] مناطق احتراق همچنین می توانند با یکدیگر از طریق سوراخ های آستری یا لوله های اتصال که اجازه می دهد مقداری هوا به صورت دورانی جریان یابد ، "ارتباط" برقرار کنند. جریان خروجی از احتراق لوله معمولاً دارای دمای یکنواخت تر است ، که برای بخش توربین بهتر است. همچنین نیازی نیست که هر محفظه دارای جرقه زن مخصوص خود باشد. هنگامی که آتش در یک یا دو قوطی روشن می شود ، می تواند به راحتی به بقیه سرایت کرده و مشتعل شود. این نوع احتراق نیز سبک تر از نوع قوطی است و افت فشار کمتری (به ترتیب 6 درصد) دارد. با این حال ، نگهداری یک احتراق کانولار دشوارتر از احتراق قوطی است.] نمونه هایی از موتورهای توربین گازی که از احتراق لوله استفاده می کنند
حلقوی
احتراق حلقوی موتور توربین گازی ، محور مشاهده شده در اگزوز. دایره های کوچک زرد رنگ نازل های تزریق سوخت هستند ، در حالی که حلقه بزرگتر نارنجی آستر پیوسته منطقه احتراق است.
آخرین و رایج ترین نوع احتراق ، احتراق کامل حلقوی است. احتراق های حلقوی مناطق احتراق جداگانه را از بین می برند و به سادگی یک آستر و پوشش مداوم در یک حلقه (حلقه) دارند. مزایای زیادی برای احتراق های حلقوی وجود دارد ، از جمله احتراق یکنواخت ، اندازه کوتاهتر (بنابراین سبک تر) و سطح کمتر. علاوه بر این ، احتراق های حلقوی دارای دمای خروجی بسیار یکنواخت هستند. آنها همچنین دارای کمترین افت فشار از سه طرح (به ترتیب 5) هستند. طراحی حلقوی نیز ساده تر است ، اگرچه آزمایش به طور کلی نیاز به یک دکل آزمایش اندازه کامل دارد.
احتراق دو حلقه ای
یکی از تغییرات احتراق استاندارد حلقوی احتراق دو حلقه ای (DAC) است. مانند احتراق حلقوی ، DAC یک حلقه پیوسته بدون مناطق احتراق جداگانه در اطراف شعاع است. تفاوت در این است که احتراق دارای دو ناحیه احتراق در اطراف حلقه است. منطقه آزمایشی و منطقه اصلی منطقه آزمایشی مانند یک احتراق حلقوی تک عمل می کند و تنها منطقه ای است که در سطوح قدرت پایین کار می کند. در سطوح قدرت بالا ، منطقه اصلی نیز مورد استفاده قرار می گیرد و جریان هوا و جرم را از طریق احتراق افزایش می دهد. پیاده سازی GE از این نوع احتراق بر کاهش NO متمرکز است
x و CO
2 انتشار. یک نمودار خوب از DAC از پردو موجود است. با گسترش اصول یکسان احتراق دو حلقه ای ، احتراق سه حلقه ای و چند حلقه ای پیشنهاد شده و حتی ثبت شده است.
نوع محفظه ی احتراق هایی که امروزه استفاده میشود بر سه شکل است : نوع can ، نوع annular یا حلقوی و نوع can-annular .
▪ can : در نوع can محفظه ی احتراق از یک یا تعدادی لوله یا قوطی تشکیل شده و در تمام قسمت های داخلی آن احتراق وجود دارد. یعنی در داخل آن هیچ جسمی وجود ندارد. البته به چند صورت میتوان از این نوع محفظه ی احتراق استفاده کرد که متداول ترین آن در موتورهای جت استفاده از تعدادی لوله در کنار هم است که خروجی آنها بطور استوانه ای، کل پره های توربین را پوشش میدهد و متداول ترین آن در موتورهای توربینی کوچک استفاده از تنها یک لوله است که بصورت شعاعی توربین را پوشش میدهد. این نوع استفاده باعث شده که بر اثر احتراق بهتر، موتورها کارایی و عملکرد بالایی داشته باشند. امروزه به غیر از موتورهای جت هواپیماهای پیشرفته این نوع محفظه ی احتراق تقریبا در تمام موتورهای توربینی مخصوصا مدل های دست ساز قابل استفاده میباشد و استفاده هم میشود. در شکل زیر این نوع محفظه ی احتراق و احتراق آن نشان داده شده است.
▪ Annular : این نوع محفظه ی احتراق در حالت کلی از دو جداره شامل داخلی و خارجی تشکیل شده است . به شکل زیر که محفظه ی احتراق annular میباشد دقت کنید.
این محفظه ی احتراق از دو لوله مانند تشکیل شده که یکی در داخل دیگری است و از یک طرف به یکدیگر متصل شده اند و از آن طرف دیگر به توربین میرسند . در این نوع تعداد سوخت های ورودی زیاد است و بسته به نوع استفاده از موتور تعداد آنها کم یا زیاد است . حداقل تعداد سوخت های ورودی برای یک موتور جت مدل که از این نوع محفظه ی احتراق استفاده میکند میتواند یک عدد هم ، باشد. همان طور که میبینید احتراق در این نوع محفظه ی احتراق در فاصله ی بین لوله مانند داخلی و خارجی صورت میگیرد . از این نوع محفظه ی احتراق میتوان در تمام موتورهای توربینی و جت استفاده کرد و امروزه در موتورهای جت بیشتر هواپیما از این نوع استفاده میشود. البته ذکر کنم که هواپیماهایی وجود دارند که نوع محفظه ی احتراق آنها متفاوت از این نوع باشد مانند هواپیماهای نسبتا قدیمی، هواپیماهای ملخ دار و شخصی یک یا دو نفره و ... . در پست های بعدی توضیحات بیشتری در مورد این نوع خواهم داد .
▪ can-annular : این مدل ترکیبی دو نوع بالاست که در آن محفظه ی احتراق can به همراه پوشش محفظه ی احتراق annular در کنار یکدیگر قرار میگیرند. دقت کنید که تفاوت این نوع محفظه ی احتراق با نوع can در این است که محفظه ی پوشش دهنده ی هوا در نوع ترکیبی برای همه ی لوله ها یکپارچه و یکی است ولی در نوع can برای هر لوله یک محفظه ی پوشش دهنده وجود دارد.
البته شکل دیگری از محفظه ی احتراق نوع annular هم وجود دارد که بیشتر در موتورهای توربوشفت استفاده دارد و جزو آن محسوب میشود . در این گونه، مسیر جریان احتراق در قسمت انتهایی محفظه ی احتراق annular یک پیچ دیگر به سمت داخل می خورد و بعد با توربین برخورد میکند.طبق شکل:
هوا از قسمت جلویی محفظه ی نگه دارنده بواسطه ی منتشر کردن و بالا بردن پیوسته جریان تزریق سوخت وارد میشود. در حین احتراق این عمل اجازه ی سریع مخلوط شدن و جلوگیری از قطع شدن احتراق را میدهد که باعث ادامه احتراق شعله میشود.
معمولا دریک موتور دو شمع وجود دارد. البته در نوع can چون محفظه ی احتراق یکپارچه است و از یک لوله به لوله ی دیگر آن مسیر راستی وجود ندارد باید برای هر لوله یک شمع استفاده شود. و اینکه هرچه موتور بزرگتر باشد به شمع بیشتری احتیاج دارد. شمع معمولا در جریان مقابل یک تزریق کننده قرار دارد.
در حقیقت حدود ۲۵ درصد هوا در واکنش احتراق شرکت میکند که حرارت گازهای حاصل از احتراق ۳۵۰۰ درجه فارنهایت میباشد . قبل از برخورد این گاز به توربین باید حرارت آن تقریبا به نصف این مقدار برسد. این کار همان طور که گفته شد با رقیق کردن این گازها با گازهای ثانویه که در بالا گفته شد صورت میگیرد.
سه نوع محفظه احتراق اصلی برای موتورهای توربین گازی وجود دارد. اینها محفظه چندگانه ، اتاق لوله و حلقوی و اتاق حلقوی هستند.در حالت کلی سه نوع اصلی محفظه احتراق وجود دارد.
محفظه احتراق چند بخشی
حلقوی شکل (Annular)
حلقوی شکل با اتاقک جدا (Can Annular)
محفظه احتراق چند بخشی
این نوع از محفظه احتراق در کمپرسورهای گریز از مرکز و مدل‌های اولیه کمپرسورهای محوری استفاده می‌شود. احتراق چند‌بخشی، الهام گرفته از محفظه احتراق Whittle است. اتاقک‌ها مطابق شکل به صورت شعاعی و دور تا دور موتور قرار گرفته‌اند، هم‌چنین هوایی که از سمت کمپرسور می‌آید مستقیما به درون آن‌ها هدایت می‌شود. هر اتاقک شامل یک مشعل است که هوای ورودی از کمپرسور، اطراف آن قرار می‌گیرد. تمامی این مشعل‌ها نیز با هم ارتباط دارند. این ویژگی به اتاقک‌ها کمک می‌کند تا در یک فشار کاری یکسان، فعالیت کنند و هم‌چنین امکان پخش مشعل اطراف موتور وجود داشته‌ باشد.محفظه حلقوی شکل با اتاقک جدا
این نوع از محفظه احتراق در واقع پلی میان نوع چند‌بخشی و حلقوی است. در این مدل تعدادی مشعل احتراق، به صورت حلقوی و در معرض هوا قرار داده می‌شوند. هم‌چنین جریان هوا همانند مدلی است که در بخش قبل به آن اشاره شد. این ترتیب قرار‌گیری مشعل‌ها، به نگه‌داری و تعمیرات و هم‌چنین کم‌حجم‌تر کردن موتور مذکور کمک می‌کند.
محفظه حلقوی
این نوع از محفظه احتراق شامل فقط یک مشعل است که به صورت حلقوی (همانند مدل قبلی) در معرض جریان هوای ورودی قرار می‌گیرد. مهم‎‌ترین مزیت در این مدل از محفظه احتراق این است که با فرض یک توان خروجی ثابت، فقط 75 درصد از قطر مدل قبلی نیاز و درنتیجه این مدل از وزن و قیمت کم‌تری برخوردار است..I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست