Сравнение котлов с открытой и закрытой камерой сгорания

Выбросы

Одним из движущих факторов современной конструкции газовой турбины является сокращение выбросов, а камера сгорания вносит основной вклад в выбросы газовой турбины. Вообще говоря, существует пять основных типов выбросов газотурбинных двигателей: дым, двуокись углерода (CO ₂ ), окись углерода (CO), несгоревшие углеводороды (UHC) и оксиды азота (NO _x ).

В первую очередь дымность снижается за счет более равномерного смешивания топлива с воздухом. Как обсуждалось выше в разделе о топливных форсунках, современные топливные форсунки (например, воздушные форсунки) равномерно распыляют топливо и устраняют локальные карманы с высокой концентрацией топлива. Большинство современных двигателей используют эти типы топливных форсунок и по сути бездымны.

Углекислый газ является продуктом процесса сгорания , и его воздействие в первую очередь снижается за счет сокращения расхода топлива. В среднем при сжигании 1 кг авиакеросина образуется 3,2 кг CO ₂ . Выбросы углекислого газа будут продолжать снижаться, поскольку производители делают газотурбинные двигатели более эффективными.

Выбросы несгоревших углеводородов (UHC) и окиси углерода (CO) сильно взаимосвязаны. UHC — это, по сути, топливо, которое не было полностью сожжено, и UHC в основном производятся на низких уровнях мощности (когда двигатель не сжигает все топливо). Большая часть содержания UHC вступает в реакцию и образует CO внутри камеры сгорания, поэтому эти два типа выбросов сильно связаны. В результате такой тесной взаимосвязи камера сгорания, которая хорошо оптимизирована для выбросов CO, по своей сути хорошо оптимизирована для выбросов UHC, поэтому большая часть проектных работ сосредоточена на выбросах CO.

Окись углерода — это промежуточный продукт сгорания, который удаляется путем окисления . СО и ОН реагируют с образованием CO ₂ и H . Этот процесс, в котором потребляется CO, требует относительно длительного времени (используется термин «относительно», потому что процесс сгорания происходит невероятно быстро), высоких температур и высокого давления. Этот факт означает, что камера сгорания с низким содержанием CO имеет длительное время пребывания (по сути, количество времени, в течение которого газы находятся в камере сгорания).

Как и CO, в зоне горения образуются оксиды азота (NO _x ). Однако, в отличие от CO, он больше всего образуется в условиях наибольшего потребления CO (высокая температура, высокое давление, длительное время пребывания). Это означает, что в целом сокращение выбросов CO приводит к увеличению NO _x и наоборот. Этот факт означает, что наиболее успешное сокращение выбросов требует сочетания нескольких методов.

Камеры сгорания ДВС

Камеры сгорания в поршне дизельного двигателя (варианты)

В течение короткого цикла двигателя должно происходить не только сгорание, но и предварительное приготовление горючей смеси (за исключением устаревших карбюраторных моторов). Поэтому форма камеры сгорания, размещение форсунки и клапанов/окон должно обеспечивать как приготовление смеси, так и её сгорание с минимальными теплопотерями в стенки

Кроме того, важно соблюдение экологических норм.

В искровых моторах камера сгорания может быть шатрового, полусферического, линзовидного, клинового, и более редких типов. Движение фронта пламени должно обеспечивать примерно одинаковую скорость сгорания, чтобы работа двигателя не была «жёсткой». Из соображений детонационной стойкости путь пламени должен быть кратчайшим, а последняя порция смеси не должна располагаться в зоне выпускных клапанов. В системах с расслоением заряда повышение детонационной стойкости достигают обеднением последней сгорающей порции смеси.Камера должна быть компактной, чтобы уменьшить теплоотдачу в стенки. Подача топлива — через карбюратор, в коллектор, прямой впрыск в цилиндр.

В моторах с воспламенением от сжатия форма камер более разнообразна, определяется выбранным методом смесеобразования (испарения топлива). Это может быть вихрекамера или предкамера в головке блока, либо камера в поршне. Смесеобразование — плёночное, объёмно-плёночное, объёмное. Метод впрыска — только прямой. В последнее время эффективная система Common rail значительно улучшило показатели двигателей с объёмным смесеобразованием, так что разнообразие камер сократилось.

Назначение камер сгорания и основные требования к ним

Камеры
сгорания ГТД предназначаются для подвода
теплоты к рабочему телу в двигателе за
счет преобразования химической энергии
топлива, запасенного на борту летательного
аппарата, в тепловую при его сгорании
с участием кислорода, содержащегося в
воздухе. Двигатели для сверхзвуковых
самолетов имеют обычно две камеры
сгорания: основную
(перед турбиной) и форсажную (перед
соплом), включа­емую
для увеличения тяги.

Топливом
для современных авиационных ГТД служит
керосин. Существует много марок
авиационных керосинов, но все они,
являясь продуктами переработки нефти,
представляют собой смесь углеводородов,
в которой содержится 84…86 % (по массе)
углерода (С), 14…16 % водорода (Н) и очень
малое количество других веществ.

Разведанных
запасов нефти хватит, по ориентировочным
оценкам на 40…80 лет. Поэтому в настоящее
время ведутся интенсивные исследования
по применению в качестве топлива для
авиации так называемых криогенных
(сжиженных при низких температурах)
топлив 
жидкого метана (СН₄),
сжиженного природного газа (СПГ),
состоящего примерно на 90 % из метана и
даже жидкого водорода (Н₂).

Камера
сгорания 
один из важнейших элементов ГТД, от
со­вершенства
которого в значительной мере зависят
надежность дви­гателя
и его экономичность. Соответственно к
камерам сгорания предъявляются
нижеследующие
основные
требования.

1.Высокая полнота
сгорания топлива.
Потери теплоты
в
процессе горения связаны, в основном,
с неполным сгоранием. Теплоотдача через
стенки камеры сгорания во внешнюю по
отношению к двигателю среду обычно
пренебрежимо мала.

2. Возможно
малые
потери полного давления.
Снижение полного
давления
потока, проходящего через камеру, из-за
наличия гидрав­лических
и других потерь отрицательно
сказывается как на тяге, так и на
экономичности дви­гателя.

3.
Минимально
возможные габариты
при данном количестве выделяемой при
сгорании топлива теплоты, поскольку
они связаны с общими габаритами и массой
двигателя.

4.Устойчивый
процесс горения
в широком диапазоне режимов
работы и условий полета. Иначе возможно
самовыключение
двигателя или его форсажной камеры
из-за «срыва»
пламени.
Недопу­стимым
является также наличие сильных колебаний
давления в ка­мерах
сгорания, которые могут быть вызваны
воз­никновением
так называемого вибрационного горения.

5.
Обеспечение
необходимого и стабильного поля
температур на входе
в турбину.
Нестабильность и окружная неравномерность
темпера­турного поля отрицательно
сказываются на тепловом режиме соп­ловых
и рабочих лопаток турбины и, следовательно,
на их надеж­ности
и ресурсе. Радиальная неравномерность
поля температур вво­дится
преднамеренно с целью снижения температуры
наи­более
нагруженных сечений рабочих лопаток
турбины.

6.Низкий уровень
выброса твердых частиц (сажи)
и вредных (токсичных) веществ
в продуктах сгорания. «Дым­ление»
двигателей приводит к загрязнению
атмосферы, к наруше­нию
нормального теплового режима деталей
газового тракта (при отложении
сажи на их поверхности) и т. д.

7. Надежный
запуск («розжиг») на земле и в воздухе.
Важ­ность
этого требования очевидна. Основные
камеры сгорания ТРД должны
обеспечивать надежное воспламенение
топлива в них на высотах
по крайней мере до 6 …10 км, а форсажные
камеры — до высот,
близких к потолку самолета.

Кроме
того, к камерам сгорания предъявляются
общие для всех
элементов двигателя требования высокой
надежности, большо­го
ресурса, простоты изготовления,
эксплуатационной
и ремонтной технологичности (т. е.
простоты контроля, малого объема
регламентных работ и т.д.).

Ниже
будут рассмотрены схемы, параметры,
особенности организации процесса
горения и другие вопросы для камер
сгорания ГТД, работающих на керосине.
Камеры сгорания, предназначенные для
работы на криогенных топливах, как
показали уже проведенные экспериментальные
исследования, могут быть выполнены
аналогичным образом.

Котлы с открытой камерой сгорания

Эти котлы по своей конструкции относится к разряду простых. Они являются увеличенной версией  газовой горелки, сверху которой располагается трубчатый змеевик. Топливо будет сжигаться только в том случае, если будет поступать кислород.

Принцип работы

Чтобы в устройство постоянно поступал атмосферный воздух, оно оборудуется каналом, который служит для забора воздуха из пространства. Это актуально для устройств любого вида: как одноконтурного котла с данным видом камеры сгорания, так и для напольной модели с большой производительностью.

Котлы производят забор кислорода из помещения, в котором они установлены. Тем не менее, существуют такие модели,  в которые воздух поступает снаружи. Для этого в стенах создаются дополнительные каналы, куда устанавливается воздуховод. Обычно такие котлы являются настенными.

Преимущества и недостатки

К преимуществам газовых котлов с открытой камерой сгорания относятся:

1. Надежность используемой технологии, которая проходила неоднократные проверки и доказала свою эффективность временем.
2. Невысокая стоимость.
3. При работе котла шума почти нет. Единственное, что можно услышать – это звук горения пламени.
4. Конструкция лишена деталей, которые подвергаются быстрому износу. Для контроля работоспособности котла необходимо лишь проверять зажигание.

В общем, котел с открытой камерой сгорания – выгодное приобретение, которое не будет доставлять неудобств в виде посторонних шумов. Не требует систематического технического обслуживания. При поломке рекомендует почистить трубы змеевика от образовавшейся накипи, очистить сопел.

В роли недостатков будут выступать следующие особенности, которые присуще таким котлам:

1. Появляется необходимость в организации отельной комнаты для котла – котельной. Или же обеспечивать непрерывную и принудительную вентиляцию помещения, где он установлен. Этот способ не является удобным, поскольку сквозняки могут нанести вред здоровью человека. Тем не менее, в любом случае наличие атмосферного воздуха является обязательным для функционирования устройства.
2. Должен присутствовать дымоход. При установке такого котла в многоэтажке, необходимо обеспечить вывод трубы за пределы края крыши. Это требование контролируется ответственными организациями, и является обязательным для исполнения. Невыполнение этого действия ставит под угрозу жизнь человека, в виду отсутствия необходимой тяги.
3. Котлы с открытой камерой сгорания расходуют топливо неэкономично.

Исходя из этих недостатков, лучшим вариантом для его установки будет частный загородный дом, где отапливаться должны большие площади.  В нем всегда можно будет найти место, оборудовать под котельную и соорудить дымоход.

Типы

Устройство камер сгорания для газотурбинного двигателя, смотря по оси, через выхлоп. Синий цвет указывает путь охлаждающего потока, оранжевый указывает путь потока продуктов сгорания.

Жестяная банка

Камеры сгорания баллончиков представляют собой автономные цилиндрические камеры сгорания. Каждая «канистра» имеет свой топливный инжектор, воспламенитель, гильзу и кожух. Первичный воздух из компрессора направляется в каждую канистру, где он замедляется, смешивается с топливом и затем воспламеняется. Вторичный воздух также поступает из компрессора, где он подается за пределы гильзы (внутри которой происходит горение). Затем вторичный воздух подается, обычно через прорези в гильзе, в зону горения для охлаждения гильзы посредством тонкопленочного охлаждения.

В большинстве случаев вокруг центральной оси двигателя расположено несколько баков, и их общий выхлоп подается на турбину (турбины). Камеры сгорания баночного типа наиболее широко использовались в первых газотурбинных двигателях из-за простоты их проектирования и тестирования (можно тестировать одну банку, а не всю систему). Камеры сгорания баночного типа просты в обслуживании, поскольку необходимо снимать только одну банку, а не всю камеру сгорания. В большинстве современных газотурбинных двигателей (особенно для самолетов) не используются камеры сгорания, поскольку они часто весят больше, чем альтернативы. Кроме того, перепад давления в баллоне обычно выше, чем в других камерах сгорания (порядка 7%). Большинство современных двигателей, в которых используются камеры сгорания, представляют собой турбовальные двигатели с центробежными компрессорами .

Канюльный

Канальная камера сгорания для газотурбинного двигателя, ось обзора на выхлопе

Следующий тип камеры сгорания — канальная камера сгорания; этот термин является чем-то вроде «кольцевой банки». Подобно камере сгорания баночного типа, камеры сгорания с кольцевым кольцом имеют дискретные зоны сгорания, содержащиеся в отдельных вкладышах с собственными топливными форсунками. В отличие от камеры сгорания, все зоны горения имеют общий кольцевой (кольцевой) корпус. Каждая зона горения больше не должна служить сосудом высокого давления. Зоны горения также могут «сообщаться» друг с другом через отверстия в гильзе или соединительные трубки, которые позволяют некоторому количеству воздуха проходить по окружности. Выходящий поток из канальной камеры сгорания обычно имеет более однородный температурный профиль, что лучше для турбинной секции. Это также устраняет необходимость в каждой камере иметь собственный воспламенитель. Как только огонь загорится в одной или двух банках, он может легко перекинуться на другие и зажечь их. Этот тип камеры сгорания также легче, чем тип камеры сгорания, и имеет меньший перепад давления (порядка 6%). Однако трубчатую камеру сгорания труднее обслуживать, чем баночную камеру сгорания. Примеры газотурбинных двигателей , использующих в камеру сгорания канюли включают General Electric J79 турбореактивный двигатель и Pratt & Уитни JT8D и Rolls-Royce Tay турбовентиляторных .

Кольцевой

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, ось при взгляде через выхлоп. Маленькие оранжевые кружки — форсунки для впрыска топлива.

Последний и наиболее часто используемый тип камеры сгорания — это полностью кольцевая камера сгорания. Кольцевые камеры сгорания избавляются от отдельных зон горения и просто имеют сплошную футеровку и кожух в кольце (кольцевом пространстве). У кольцевых камер сгорания есть много преимуществ, включая более равномерное сгорание, меньший размер (следовательно, меньший вес) и меньшую площадь поверхности. Кроме того, кольцевые камеры сгорания имеют тенденцию к очень равномерной температуре на выходе. У них также самый низкий перепад давления из трех конструкций (порядка 5%). Кольцевая конструкция также проще, хотя для испытаний обычно требуется полноразмерный испытательный стенд. Двигатель, в котором используется кольцевая камера сгорания, называется CFM International CFM56 . Почти во всех современных газотурбинных двигателях используются кольцевые камеры сгорания; аналогично, большинство исследований и разработок камер сгорания сосредоточено на улучшении этого типа.

Двойная кольцевая камера сгорания

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта.

Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2. 13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8. 11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

Основная камера — сгорание

Основная камера сгорания расположена в нижней части крышки и обеспечивает работу двигателя на генераторном газе со степенью сжатия 9 вместо 18 на жидком топливе.  

Основные камеры сгорания ВРД размещаются обычно так, чтобы их внешний диаметр был равен наружному диаметру корпуса компрессора или турбины или несколько превышал его.  

К основным камерам сгорания ВРД предъявляются следующие требования.  

Каждая форкамера соединяется с основной камерой сгорания двумя отверстиями ( соплами) диаметром по 3 5 мм.  

Основная система топливопитания предназначена для подачи топлива в основные камеры сгорания в течение всего времени работы двигателя.  

ПВРД предъявляются те же требования, что и к основным камерам сгорания ВРД. Основнв отличие этих камер заключается в том, что коэффициент избытка воздуха в таких камерах близок к единице, вследствие чего объем камеры не делится на первичную и вторичную зоны.  

Вместо бункера 8 может устанавливаться небольшая пусковая топка, служащая для разогрева основной камеры сгорания в период пуска и выполняющая функцию бункера накопления провала в период работы.  

Крышка цилиндра двух.

Возникшее пламя с большей скоростью выбрасывается в виде факела через сопло дополнительной камеры в основную камеру сгорания. Факел пламени служит мощным многоочаговым источником воспламенения и турбулизации основной порции горючей смеси в надпоршневом пространстве, что обусловливает быстрое сгорание обедненных смесей.  

При термическом зажигании газообразные продукты разложения перекиси, поступая из сравнительно малого объема предкамеры в основную камеру сгорания, выбрасывают из нее топливо, если оно там накопилось к моменту запуска.  

При повороте коромысла открывается дополнительный клапан 12 форкамеры и затем ( почти одновременно) впускной клапан 7 основной камеры сгорания. Горючая смесь поступает в форкамеру из форка-мерной секции 4 карбюратора 5 по отдельному каналу 3 питания, выполненному во впускном трубопроводе и в головке цилиндров. При открытом дополнительном клапане 12 в форкамеру поступает обогащенная ( а 0 85 — — — н 0 90) горючая смесь, а в основную камеру и цилиндр двигателя ( при открытом впускном клапане 7) при движении поршня 2 вниз очень бедная ( а 1

Организация процесса горения топлива в форсажных камерах ТРД ( рис. 5.14 и 5.21) в сравнении с основными камерами сгорания имеет ряд особенностей.  

Схема воздушно-камерного дизеля.

Воздушно-камерные дизели имеют разделенную камеру ( рис. 58), состоящую из воздушной камеры 2 в головке цилиндра и основной камеры сгорания 3 в надпор-шневом пространстве. Объем воздушной камеры у старых конструкций дизелей составляет около 70 %, а у новых — до 25 % объема пространства камеры сгорания. Камеры сообщаются между собой узкой горловиной. Форсунка 5 расположена вне воздушной камеры: струя топлива направляется к горловине, соединяющей обе камеры, и лишь частично попадает в воздушную камеру.  

Цельнолитая вихревая камера представляет собой плоский цилиндр с горизонтально расположенной осью, имеет наклонное тангенциальное отверстие, связывающее вихревую камеру с основной камерой сгорания.  

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• повышение КПД мотора за счет более полного использования энергии, содержащейся в рабочем теле (паре или газах);
• уменьшение температуры и давления отработавшего рабочего тела. Что позволяет уменьшить конденсатор на паровой машине или упростить глушитель на ДВС, а, следовательно, сделать эти элементы конструкции дешевле.

Минусы:

• существенное усложнение конструкции;
• возможное уменьшение удельной мощности (зависит от конкретной конструкции) из-за внедрения дополнительных цилиндров в сравнении с двигателем однократного расширения.

Опубликовано 31.03.2014 Наверх

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот.

Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

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.

Дизельный двигатель и его принцип действия

Камера сгорания мотора — это замкнутое место, полость для сжигания газообразного, либо водянистого горючего в движках внутреннего сгорания. В камере сгорания происходит изготовление и сжигание топливовоздушной консистенции.

Вместе с обеспечением рационального смесеобразования камеры сгорания изготавливаются содействовать получению больших экономических характеристик и не плохих пусковых свойств движков. Отталкиваясь от конструкции и применяемого метода смесеобразования камеры сгорания дизелей делятся на две группы:

Неразделенные камеры сгорания представляют из себя единый объем и имеют обычно ординарную форму, которая, обычно, согласуется с направлением, размерами и числом топливных факелов при впрыске. Эти камеры малогабаритны, имеют относительно малую поверхность остывания, поэтому понижаются утраты теплоты. Движки с такими камерами сгорания имеют солидные экономические характеристики и отличные пусковые свойства.

Неразделенные камеры сгорания отличаются огромным многообразием форм. В большинстве случаев они производятся в днище поршней, время от времени отчасти в днище поршня и отчасти в головке блока цилиндров, пореже — в головке.

На рисунке показаны некие конструкции камер сгорания неразделенного типа.

Рис. Камеры сгорания дизелей неразделенного типа: а — тороидальная в поршне; б — полусферическая в поршне и головке цилиндра; в — полусферическая в поршне; г — цилиндрическая в поршне; д — цилиндрическая в поршне с боковым размещением; е — округлая в поршне: ж — шаровая в поршне; з — тороидальная в поршне с горловиной; и — цилиндрическая, образованная днищами поршней и стенами цилиндра; к — вихревая в поршне; л — трапецеидальная в поршне; м — цилиндрическая в головке под выпускным клапаном

Реальная съемка в камере сгорания работающего двигателя

В камерах сгорания, приведенных на рисунке, а—д качество смесеобразования достигается только методом распыления горючего и согласования формы камер с формой факелов впрыска горючего. В данных камерах чаше всего используются форсунки с многодырчатыми распылителями и употребляются высочайшие давления впрыска. Такие камеры имеют малые поверхности остывания. Им свойственна низкая степень сжатия.

Рекомендуем: Зачем нужны загустители масла в двигатель?

Камеры сгорания, показанные на рис. е—з, имеют более развитую теплопередаюшую поверхность, что несколько усугубляет пусковые характеристики мотора. Но методом вытеснения воздуха из надпоршневого места в объем камеры в ходе сжатия удается сделать насыщенные вихревые потоки заряда, способствующими отличному смешиванию горючего с воздухом. При всем этом обеспечивается качество высшего уровня смесеобразования.

Камеры сгорания, показанные на рисунке, к—м, находят применение в многотопливных движках. Им типично наличие строго направленных потоков заряда, обеспечивающих испарение горючего и его введение в зону сгорания в определенной последовательности. Для улучшения рабочего цикла в цилиндрической камере сгорания в головке под выпускным клапаном (рис. м) употребляется высочайшая температура выпускного клапана, являющийся одной из стен камеры.

Разбитые камеры сгорания состоят из 2-ух отдельных объемов, соединяющихся друг с другом одним либо несколькими каналами. Поверхность остывания таких камер существенно не просто, чем у камер неразделенного типа. Потому по причине с большенными теплопотерями движки с разбитыми камерами сгорания имеют обычно худшие экономические и пусковые свойства и, обычно, более высочайшие степени сжатия.

Но при разбитых камерах сгорания путем использования кинетической энергии газов, перетекающих из одной полости в другую, удается обеспечить высококачественное изготовление топливно-воздушной консистенции, по причине этого достигается довольно полное сгорание горючего и устраняется дымление на выпуске.

17. Степень сжатия

Рис. Камеры сгорания дизелей разбитого типа: а — предкамера; б — вихревая камера в головке; в — вихревая камера в блоке

Уже сегодня, дросселирующее действие соединительных каналов разбитых камер позволяет существенно уменьшить «жесткость» работы мотора и понизить критические нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма. Некое понижение «жесткости» работы движков с разбитыми камерами сгорания может также обеспечиваться методом увеличения температуры отдельных частей камер сгорания.