Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки
Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования аэродинамических и тепловых процессов, протекающих в камере сгорания газотурбинной установки в составе газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10 с горелочным устройством нового типа, разработанного на основе трубчатой технологии сжигания газа....
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2012
|
| Назва видання: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127087 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки / Г.Б. Варламов, Ю.М. Камаев, П.О. Позняков, Д.Н. Юрашев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 2. — С. 73-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-127087 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1270872017-12-10T03:02:47Z Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки Варламов, Г.Б. Камаев, Ю.М. Позняков, П.О. Юрашев Д.Н. Приборы и оборудование Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования аэродинамических и тепловых процессов, протекающих в камере сгорания газотурбинной установки в составе газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10 с горелочным устройством нового типа, разработанного на основе трубчатой технологии сжигания газа. Розглянуто питання комп’ютерного моделювання аеродинамічних та теплових процес ів, що відбуваються у камері згоряння газотурбінної установки у складі газоперекачуючого агрегата типу ГТК-10 з пальниковим пристроєм нового типу, розробленого на основі трубчастої технології спалювання газу. The problems of computer simulation of aerodynamic and thermal processes in gas turbine combustion chamber in gas-pumping unit of GTK-10 type with new type of burner device developed on the basis of tubular gas combustion technology basis are considered. 2012 Article Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки / Г.Б. Варламов, Ю.М. Камаев, П.О. Позняков, Д.Н. Юрашев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 2. — С. 73-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127087 621.43.056 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Приборы и оборудование Приборы и оборудование |
| spellingShingle |
Приборы и оборудование Приборы и оборудование Варламов, Г.Б. Камаев, Ю.М. Позняков, П.О. Юрашев Д.Н. Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования аэродинамических и тепловых процессов, протекающих в камере сгорания газотурбинной установки в составе газоперекачивающего агрегата типа ГТК-10 с горелочным устройством нового типа, разработанного на основе трубчатой технологии сжигания газа. |
| format |
Article |
| author |
Варламов, Г.Б. Камаев, Ю.М. Позняков, П.О. Юрашев Д.Н. |
| author_facet |
Варламов, Г.Б. Камаев, Ю.М. Позняков, П.О. Юрашев Д.Н. |
| author_sort |
Варламов, Г.Б. |
| title |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| title_short |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| title_full |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| title_fullStr |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| title_full_unstemmed |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| title_sort |
особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Приборы и оборудование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127087 |
| citation_txt |
Особенности горелочной системы трубчатого типа для камеры сгорания газотранспортной установки / Г.Б. Варламов, Ю.М. Камаев, П.О. Позняков, Д.Н. Юрашев // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 2. — С. 73-77. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT varlamovgb osobennostigoreločnojsistemytrubčatogotipadlâkamerysgoraniâgazotransportnojustanovki AT kamaevûm osobennostigoreločnojsistemytrubčatogotipadlâkamerysgoraniâgazotransportnojustanovki AT poznâkovpo osobennostigoreločnojsistemytrubčatogotipadlâkamerysgoraniâgazotransportnojustanovki AT ûraševdn osobennostigoreločnojsistemytrubčatogotipadlâkamerysgoraniâgazotransportnojustanovki |
| first_indexed |
2025-07-09T06:14:44Z |
| last_indexed |
2025-07-09T06:14:44Z |
| _version_ |
1837148863232737280 |
| fulltext |
 ãàçîòðàíñïîðòíîé ñèñòåìå (ÃÒÑ) Óêðàè-
íû â ïîñëåäíèå ãîäû íàðàñòàåò êîëè÷åñòâî
ñåðüåçíûõ ïðîáëåì, èìåþùèõ ñèñòåìíûé õàðàê-
òåð. Ýêñïëóàòàöèÿ íà êîìïðåññîðíûõ ñòàíöèÿõ
(ÊÑ) ìîðàëüíî óñòàðåâøèõ è ôèçè÷åñêè èçíî-
øåííûõ ïðèâîäíûõ ãàçîâûõ òóðáèí ñ íèçêèì
ÊÏÄ íà óðîâíå 18–25 % ïðèâîäèò ê áîëüøèì
çàòðàòàì ãàçà íà ñîáñòâåííûå íóæäû. Íèçêèé
óðîâåíü ýêîëîãè÷åñêîé áåçîïàñíîñòè ïðîöåññîâ
ñæèãàíèÿ ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíûì îáúåìàì
âûáðîñîâ âðåäíûõ òîêñè÷åñêèõ âåùåñòâ â îêðó-
æàþùóþ ïðèðîäíóþ ñðåäó, íàëè÷èå íåóïðàâ-
ëÿåìûõ àýðîäèíàìè÷åñêèõ è òåïëîâûõ ïðîöåñ-
ñîâ â êàìåðàõ ñãîðàíèÿ ñóæàåò ðàáî÷èå äèàïà-
çîíû ñòàáèëüíîé ðàáîòû àãðåãàòîâ [1].
 ñâÿçè ñ ýòèì àêòóàëüíîé ñòàíîâèòñÿ ðå-
êîíñòðóêöèÿ è ìîäåðíèçàöèÿ ãàçîïåðåêà÷èâàþ-
ùèõ àãðåãàòîâ (ÃÏÀ) íà êîìïðåññîðíûõ ñòàí-
öèÿõ çà ñ÷åò îòå÷åñòâåííûõ òåõíîëîãèé ñ íåçíà-
÷èòåëüíûì ñðîêîì îêóïàåìîñòè, êîòîðûé íå
äîëæåí ïðåâûøàòü ñóùåñòâóþùèõ íîðìàòèâ-
íûõ çíà÷åíèé.
Ñðåäè íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ ÃÏÀ â
ñîñòàâå ÊÑ íà ÃÒÑ ñòðàíû ÿâëÿåòñÿ àãðåãàò òè-
ïà ÃÒÊ-10 ïðîèçâîäñòâà ÇÀÎ «ÍÇË» (Ñàíêò-
Ïåòåðáóðã, ÐÔ) [2, 3].
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — îïðåäåëåíèå ýô-
ôåêòèâíûõ ïðèåìîâ ìîäåðíèçàöèè øòàòíîé êà-
ìåðû ñãîðàíèÿ ÃÒÊ-10.
Áûë âûïîëíåí àíàëèç âîçìîæíîñòè ðåàëè-
çàöèè ñóùåñòâóþùèõ êëàññè÷åñêèõ ìåòîäîâ
ìèíèìèçàöèè ýìèññèè îêñèäîâ àçîòà è îêñèäà
óãëåðîäà â ïðîöåññå ðàáîòû òàêèõ êàìåð ñãîðà-
íèÿ â ñîñòàâå ÃÒÓ.  òîì ÷èñëå ïðîàíàëèçèðî-
âàíà âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ìèêðîôàêåëü-
íîé òðóá÷àòîé òåõíîëîãèè ãàçîñæèãàíèÿ, à
òàêæå ïîâûøåííîãî èçáûòêà ïåðâè÷íîãî âîçäó-
õà, ïðåäâàðèòåëüíîãî ñìåñåîáðàçîâàíèÿ ïðÿìî-
òî÷íîñòè äâèæåíèÿ ñìåñè â çîíå ãîðåíèÿ è âíå-
äðåíèå íîâûõ êîíñòðóêòèâíûõ ýëåìåíòîâ â ãî-
ðåëî÷íîì óñòðîéñòâå.
 êà÷åñòâå îáúåêòà èññëåäîâàíèé âûáðàíû
òåïëîâûå è àýðîäèíàìè÷åñêèå ïðîöåññû ñæèãà-
íèÿ ãàçîîáðàçíîãî òîïëèâà â êàìåðàõ ñãîðàíèÿ
ãàçîòðàíñïîðòíîé óñòàíîâêè (ÃÒÓ) â ñîñòàâå
ÃÏÀ òèïà ÃÒÊ-10. Ó÷åíûìè ÍÒÓÓ «ÊÏÈ»
ðàçðàáîòàíû è âíåäðåíû íà ðåàëüíûõ óñòàíîâ-
êàõ íîâûå ãîðåëî÷íûå ñèñòåìû íà îñíîâå òðóá-
÷àòîé òåõíîëîãèè ãàçîñæèãàíèÿ (ÒÒÃ) [1–4].
Ýòà òåõíîëîãèÿ âûáðàíà äëÿ ïðîâåäåíèÿ ìîäåð-
íèçàöèè ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû ÃÒÓ äëÿ àãðåãàòà
äàííîãî òèïà ÃÒÊ-10.
Èññëåäîâàíèå ïðîâîäèëîñü ñ ïîìîùüþ ìå-
òîäà êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ òåïëîîá-
ìåííûõ, àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ïðîöåñ-
ñîâ ñìåñåîáðàçîâàíèÿ, à òàêæå íàòóðíûõ èçìå-
íåíèé ïàðàìåòðîâ ðàáîòû ÃÏÀ â ïåðèîä ýêñ-
ïëóàòàöèè àãðåãàòà. Äàííûé ïîäõîä õîðîøî çà-
ðåêîìåíäîâàë ñåáÿ â ïðåäûäóùèõ èñïûòàíèÿõ
[4], ãäå áûëà îòìå÷åíà âûñîêàÿ òî÷íîñòü îïðå-
äåëåíèÿ îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê òåïëîâûõ è
àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â ÊÑ (ïîãðåø-
íîñòü ñîñòàâëÿåò ìåíåå 5 %) è ñðàâíåíèÿ ðå-
çóëüòàòîâ ñ äàííûìè, ïîëó÷åííûìè â íàòóðíîì
ýêñïåðèìåíòå.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 2 73
ÓÄÊ 621.43.056
Âàðëàìîâ Ã.Á., Êàìàåâ Þ.Ì., Ïîçíÿêîâ Ï.Î., Þðàøåâ Ä.Í.
Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ», Êèåâ
Îñîáåííîñòè ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû òðóá÷àòîãî òèïà
äëÿ êàìåðû ñãîðàíèÿ ãàçîòðàíñïîðòíîé óñòàíîâêè
Ðàññìîòðåíû âîïðîñû êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ àýðîäèíàìè÷åñêèõ è òåïëîâûõ
ïðîöåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â êàìåðå ñãîðàíèÿ ãàçîòóðáèííîé óñòàíîâêè â ñîñòàâå ãàçîïå-
ðåêà÷èâàþùåãî àãðåãàòà òèïà ÃÒÊ-10 ñ ãîðåëî÷íûì óñòðîéñòâîì íîâîãî òèïà, ðàçðàáî-
òàííîãî íà îñíîâå òðóá÷àòîé òåõíîëîãèè ñæèãàíèÿ ãàçà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãàçîòóðáèííûé äâèãàòåëü, êàìåðà ñãîðàíèÿ, òðóá÷àòàÿ òåõíîëîãèÿ
ãàçîñæèãàíèÿ.
Ðîçãëÿíóòî ïèòàííÿ êîìï’þòåðíîãî ìîäåëþâàííÿ àåðîäèíàì³÷íèõ òà òåïëîâèõ ïðîöå-
ñ³â, ùî â³äáóâàþòüñÿ ó êàìåð³ çãîðÿííÿ ãàçîòóðá³ííî¿ óñòàíîâêè ó ñêëàä³ ãàçîïåðåêà-
÷óþ÷îãî àãðåãàòà òèïó ÃÒÊ-10 ç ïàëüíèêîâèì ïðèñòðîºì íîâîãî òèïó, ðîçðîáëåíîãî íà
îñíîâ³ òðóá÷àñòî¿ òåõíîëî㳿 ñïàëþâàííÿ ãàçó.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ãàçîòóðá³ííèé äâèãóí, êàìåðà çãîðÿííÿ, òðóá÷àñòà òåõíîëîã³ÿ ñïàëþ-
âàííÿ ãàçó.
� Âàðëàìîâ Ã.Á., Êàìàåâ Þ.Ì., Ïîçíÿêîâ Ï.Î., Þðàøåâ Ä.Í., 2012
Èññëåäîâàíèå àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
â ìîäåðíèçèðîâàííîé êàìåðå ñãîðàíèÿ
Ñóòü ìîäåðíèçàöèè ñîñòîÿëà â çàìåíå
øòàòíîãî ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà ðåãèñòðîâîãî
òèïà íà ãîðåëî÷íîå óñòðîéñòâî òðóá÷àòîãî òè-
ïà. Îáùèé âèä ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà, ñîçäàí-
íîãî íà áàçå òðóá÷àòîé òåõíîëîãèè â ñîñòàâå
êàìåðû ñãîðàíèÿ ÃÒÊ-10, ïðèâåäåí íà ðèñ.1.
Ãîðåëî÷íàÿ ñèñòåìà òðóá÷àòîãî òèïà âûïîëíÿåò
ôóíêöèè òàêèå æå, êàê è â øòàòíîé êàìåðå
ñãîðàíèÿ.
Ìîäåëèðîâàíèå ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû, àýðî-
äèíàìè÷åñêèõ è òåïëîâûõ ïðîöåññîâ â êàìåðå
ñãîðàíèÿ ïðîâåäåíî ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììíîãî
ïðîäóêòà SolidWorks è ðàñ÷åòíîãî ìîäóëÿ Flow-
Simulation.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ è àíàëèçà ïðîöåññîâ â
æàðîâîé òðóáå áûëè âûáðàíû õàðàêòåðíûå
ïëîñêîñòè ôðîíòàëüíûõ ñå÷åíèé (ðèñ.2), êîòî-
ðûå ðàçìåùåíû â ñîîòâåòñòâèè ñ ïëîñêîñòÿìè
ñå÷åíèÿ â êàìåðå ñãîðàíèÿ ñî øòàòíîé ãîðåëî÷-
íîé ñèñòåìîé ðåãèñòðîâîãî òèïà. Ýòî ïîçâîëèëî
ïðîâåñòè ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç è âûÿâèòü îñî-
áåííîñòè êàæäîé ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû.
Òåñòèðîâàíèå ìîäåëè ïðîõîäèëî íà îñíîâå
ïðîâåäåííûõ ïðåäâàðèòåëüíûõ èññëåäîâàíèé
äàííîé êàìåðû ñãîðàíèÿ ñî øòàòíîé ãîðåëî÷íîé
ñèñòåìîé ðåãèñòðîâîãî òèïà [2]. Êðîìå òîãî,
ìîäåëèðîâàíèå îñóùåñòâëÿëîñü ñ ïðîâåäåíèåì
ïðåäâàðèòåëüíûõ îïðåäåëåíèé îñíîâíûõ âåëè-
÷èí, õàðàêòåðèçóþùèõ àýðîäèíàìè÷åñêèå è òåï-
ëîâûå ïîëÿ äëÿ øòàòíîé ñèñòåìû, è ñîïîñòàâëå-
íèåì èõ ñ äàííûìè, ïîëó÷åííûìè ïðè èññëåäî-
âàíèÿõ äëÿ ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû òðóá÷àòîãî òè-
ïà [5]. Îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü îïðåäåëå-
íèé ýòèõ âåëè÷èí íå ïðåâûøàåò 8 % [2].
Èññëåäîâàíèå àýðîäèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
â êàìåðå ñãîðàíèÿ
Èññëåäîâàëèñü àýðîäèíàìè÷åñêèå è òåïëî-
âûå ïðîöåññû â ìîäåðíèçèðîâàííîé êàìåðå ñãî-
ðàíèÿ ÃÒÓ ñ ãîðåëî÷íîé ñèñòåìîé òðóá÷àòîãî
òèïà â ñîñòàâå ÃÏÀ òèïà ÃÒÊ-10 äëÿ íîìèíàëü-
íîãî ðåæèìà ðàáîòû.
Âàæíîé àýðîäèíàìè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé
ôðîíòàëüíîé ÷àñòè êàìåðû ñãîðàíèÿ ÃÒÓ ÿâëÿ-
åòñÿ àýðîäèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå äâèæå-
íèþ âîçäóøíîãî ïîòîêà è ïîòåðÿ äàâëåíèÿ âîç-
äóõà íà âõîäå â êàìåðó ñãîðàíèÿ ÃÒÓ. Èññëåäî-
âàíèå ýòèõ õàðàêòåðèñòèê íà ìîäåëè è ñî-
ïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ ñ äðóãèìè èñòî÷íèêà-
ìè ñâèäåòåëüñòâóþò î âûñîêîé òî÷íîñòè ðàñ÷å-
òîâ íà ìîäåëè (òàáë.1).
Äëÿ îöåíêè ïîòåðü äàâëåíèÿ âîçäóøíîãî
ïîòîêà íà âõîäå â æàðîâóþ òðóáó ïðîâåäåíû
ðàñ÷åòû êîýôôèöèåíòîâ, õàðàêòåðèçóþùèõ àý-
ðîäèíàìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè [6].
Èññëåäîâàíèÿ íà ìîäåëè ïîëåé ñêîðîñòè
ãàçîâîãî ïîòîêà ïîçâîëèëî îïðåäåëèòü îñíîâ-
íûå àýðîäèíàìè÷åñêèå îñîáåííîñòè òðóá÷àòîé
ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû.
Ïîëÿ ñêîðîñòåé â êàìåðå ñãîðàíèÿ ñ ôðîí-
òîâûì óñòðîéñòâîì, âûïîëíåííûì íà îñíîâå
ÒÒÃ, õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêîé ñòåïåíüþ îäíî-
ðîäíîñòè, àáñîëþòíûå çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé â
öåíòðå êàìåðû ñãîðàíèÿ è íà ïåðèôåðèè ðÿäîì
ñ ñòåíêîé æàðîâîé òðóáû èìåþò íåçíà÷èòåëü-
íûå ðàñõîæäåíèÿ. Íåáîëüøàÿ êîëüöåâàÿ îá-
ëàñòü ïîíèæåííûõ çíà÷åíèé ñêîðîñòåé â íà-
÷àëüíîé çîíå æàðîâîé òðóáû âûçâàíà íàëè÷èåì
ñòàáèëèçàòîðà, è ðàçíèöà â ýòèõ çíà÷åíèÿõ ðàç-
ìûâàåòñÿ è íèâåëèðóåòñÿ íà âûõîäå èç êàìåðû
ñãîðàíèÿ (ðèñ.3).
74 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 2
Òàáëèöà 1. Ñâîäíûå ðåçóëüòàòû îïðåäåëåíèÿ
àýðîäèíàìè÷åñêèõ âåëè÷èí
Âåëè÷èíû Ðàñ÷åò
[6] Ìîäåëü Îòíîñèòåëüíàÿ
ïîãðåøíîñòü, %
Êîýôôèöèåíò çàêðûòèÿ
ïîòîêà Kf
0,00066 0,00066 0
Êîýôôèöèåíò ìåñòíîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ �
0,52 0,52 0
Ïåðåïàä äàâëåíèÿ �Ð (Ïà) 8564 8617 0,06
Ðèñ.1. Îáùèé âèä ìîäåðíèçèðîâàííîãî âàðèàíòà ãîðåëî÷-
íîé ñèñòåìû òðóá÷àòîãî òèïà â ñîñòàâå ÃÒÓ äëÿ ÃÏÀ òèïà
ÃÒÊ-10.
Ðèñ.2. Ðàñïîëîæåíèå ïëîñêîñòåé ôðîíòàëüíûõ ñå÷åíèé (I–
IV) â êàìåðå ñãîðàíèÿ: 1 — æàðîâàÿ òðóáà; 2 — êîðïóñ; 3
— áîëüøîé âîçäóøíûé ðåãèñòð; 4 — ñòàáèëèçàòîð; 5 —
ãîðåëî÷íàÿ ñèñòåìà òðóá÷àòîãî òèïà. Ðèñ.3. Ðàñïðåäåëåíèå ñêîðîñòåé (ôðîíòàëüíèé ðàçðåç).
Íàïðèìåð, äëÿ ôðîíòàëüíîãî ñå÷åíèÿ II
(íà ðèñ.2, íà ðàññòîÿíèè L/D = 0,17 îò ôðîí-
òàëüíîé çîíû ïîäà÷è âîçäóõà è òîïëèâà) ñêî-
ðîñòü â öåíòðå æàðîâîé òðóáû (ïî îñè Õ)
îêîëî 38 ì/ñ, à â ïðèñòåííîé çîíå ó ïîâåðõ-
íîñòè æàðîâîé òðóáû åå çíà÷åíèå ñîñòàâëÿåò
26–34 ì/ñ, ðàâíîé Sí = 10 % íåðàâíîìåðíîñòè
ïîëÿ ñêîðîñòåé:
Sí = (Wmax – Wmin)/Wñð,
ãäå Wmax, Wmin, Wñð — ñêîðîñòè ãàçà ìàêñè-
ìàëüíàÿ, ìèíèìàëüíàÿ è ñðåäíÿÿ ñîîòâåòñòâåííî.
Äëÿ ôðîíòàëüíîãî ñå÷åíèÿ IV íà âûõîäå
ãàçîâîãî ïîòîêà èç æàðîâîé òðóáû ÊÑ ìàêñè-
ìàëüíîå è ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèÿ ñîîòâåòñòâåí-
íî 35 è 32 ì/ñ, ÷òî ñîñòàâëÿåò 8,5 % íåðàâíî-
ìåðíîñòè (ðèñ.4).
 îòëè÷èå îò øòàòíîãî ôðîíòîâîãî óñòðîé-
ñòâà òðóá÷àòàÿ ãîðåëêà íå èìååò ìàëûõ ðåãèñò-
ðîâ, à ñëåäîâàòåëüíî, íå ñîçäàåò äîïîëíèòåëü-
íûõ çàêðóòîê ïîòîêà, êîòîðûå ïðèâîäèëè â
øòàòíîé ÊC ê íåðàâíîìåðíîñòè ïîëÿ ñêîðîñòåé.
Ñòàáèëèçàòîð ñîçäàåò íåîáõîäèìûé çàñëîí äëÿ
ìèêðîôàêåëüíîãî ñæèãàíèÿ ñìåñè. Â äàííîé êà-
ìåðå ñãîðàíèÿ òàêæå îòñóòñòâóþò îáëàñòè ðåç-
êîãî çàìåäëåíèÿ ïîòîêà è íåðàâíîìåðíîñòè ñêî-
ðîñòåé (ðèñ.4).
Ðàñïîëîæåíèå òî÷åê èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè
ïîòîêà ïî ïîïåðå÷íîìó ñå÷åíèþ æàðîâîé òðóáû
ïðèâåäåíî íà ðèñ.5. Ìàêñèìàëüíûé ïåðåïàä
ñêîðîñòè â ñå÷åíèè äîñòèãàåò 10,33 ì/ñ, ÷òî â
4 ðàçà ìåíüøå ñîîòâåòñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ â
äàííîì ñå÷åíèè äëÿ øòàòíîé êàìåðû ñãîðàíèÿ.
Âàæíûìè òàêæå ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòû èñ-
ñëåäîâàíèé ïðîöåññîâ ñìåñåîáðàçîâàíèÿ â êàìå-
ðå ñãîðàíèÿ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îñíîâîé ïðîöåñ-
ñîâ ñæèãàíèÿ ãàçîâîé ñìåñè.
Ãëàâíîé èäååé ñîçäàíèÿ ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû
òðóá÷àòîãî òèïà ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå ïðîöåññà
ìèêðîôàêåëüíîãî ãîðåíèÿ ïðèðîäíîãî ãàçà ñ íà-
ëè÷èåì áîëüøîãî ÷èñëà äèôôóçèîííûõ ìèêðîôà-
êåëîâ, êîëè÷åñòâî êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷å-
ñòâîì ãàçîâûõ îòâåðñòèé íà ïîâåðõíîñòè ðàáî÷åé
ñòåíêè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò âûñîêèé óðîâåíü âûãî-
ðàíèÿ òîïëèâà, âûñîêîêà÷åñòâåííîå è ýêîëîãè÷å-
ñêè áåçîïàñíîå ñæèãàíèå ãàçîâîçäóøíîé ñìåñè.
Èññëåäîâàíèÿ íà ìîäåëè ìàññîâûõ äîëåé
âîçäóõà è òîïëèâíîãî ãàçà âî ôðîíòàëüíûõ ñå-
÷åíèÿõ êàìåðû ñãîðàíèÿ îáíàðóæèëè, ÷òî ëî-
êàëüíàÿ ïîäà÷à òîïëèâà ÷åðåç îòâåðñòèÿ â íà-
ðóæíîé òðóáíîé äîñêå â êîìáèíàöèè ñ øàõìàò-
íûì ðàñïîëîæåíèåì âîçäóøíûõ òðóáîê áîëåå
ýôôåêòèâíà, ÷åì öåíòðàëèçîâàííàÿ ïîäà÷à òîï-
ëèâà ñ ïîñëåäóþùèì åå ïåðåìåøèâàíèåì ñ âîç-
äóõîì â îáúåìå øòàòíîé êàìåðû ñãîðàíèÿ.
Óñòàíîâëåíî òàêæå äîñòàòî÷íî êà÷åñòâåí-
íîå ïåðåìåøèâàíèå ãàçà è âîçäóõà óæå íà ðàñ-
ñòîÿíèè îêîëî 50 ìì îò íàðóæíîé òðóáíîé äîñ-
êè. Â ìåñòàõ îáðàçîâàíèÿ ìåëêèõ ôàêåëîâ âîç-
äóõ ðàñïðåäåëÿåòñÿ ðàâíîìåðíî. Íå âûÿâëåíî
ïðåäïîñûëîê ê ìåõàíè÷åñêîé è õèìè÷åñêîé íå-
ïîëíîòå ñãîðàíèÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, åñòü âîç-
ìîæíîñòü óòâåðæäàòü, ÷òî ãîðåëî÷íûå ñèñòåìû
òðóá÷àòîãî òèïà ñîçäàþò ïðåäïîñûëêè äëÿ
óìåíüøåíèÿ îáðàçîâàíèÿ ÑÎ ïî ñðàâíåíèþ ñî
øòàòíûì ãîðåëî÷íûì óñòðîéñòâàì. Ïåðå÷èñëåí-
íûå óñëîâèÿ îêàçûâàþò ïîëîæèòåëüíîå âëèÿíèå
íà ýêîëîãè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ðàáîòû óñòàíîâêè
è ïîâûøåíèå åå ÊÏÄ çà ñ÷åò áîëåå ïîëíîãî èñ-
ïîëüçîâàíèÿ õèìè÷åñêîé ýíåðãèè òîïëèâà.
Èññëåäîâàíèå òåïëîâûõ ïðîöåññîâ
â êàìåðå ñãîðàíèÿ
Ìîäåëü ïîçâîëèëà îñóùåñòâèòü àíàëèç òåï-
ëîâûõ ïðîöåññîâ è ïðîàíàëèçèðîâàòü ïåðåäà÷ó
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 2 75
Ðèñ.5. Ðàçìåùåíèå òî÷åê èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû è ñêîðîñòè
ïîòîêà íà âûõîäå èç êàìåðû ñãîðàíèÿ.
Ðèñ.4. Ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ãàçîâîé ñìåñè â êîíòðîëüíûõ
òî÷êàõ íà ôðîíòàëüíûõ ñå÷åíèÿõ: 1 — ²; 2 — ²²; 3 — ²²²;
4 — ²V.
Ðèñ.6. Ïîëå òåìïåðàòóð â æàðîâîé òðóáå ñ ãîðåëî÷íîé ñèñ-
òåìîé òðóá÷àòîãî òèïà.
òåïëîòû êîíâåêöèåé è ëó÷èñòûì òåïëîîáìåíîì
ïðè ñæèãàíèè ïðèðîäíîãî ãàçà (ðèñ.6).
Òàêèì îáðàçîì, êîíñòðóêöèÿ ãîðåëî÷íîãî
óñòðîéñòâà òðóá÷àòîãî òèïà ïîçâîëÿåò îáåñïå-
÷èòü ìèêðîôàêåëüíîå ãîðåíèå ïðèðîäíîãî ãàçà
è ïîëó÷èòü ïîëå òåìïåðàòóð âûñîêîé ðàâíîìåð-
íîñòè â ñå÷åíèè æàðîâîé òðóáû (ðèñ.7).
Ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà â ÿäðå ôàêåëà
çíà÷èòåëüíî ìåíüøå òåìïåðàòóðû ôàêåëà â
øòàòíîì ôðîíòîâîì óñòðîéñòâå Ò3
max � 1700 Ê
è íå ïðåâûøàåò 1500 Ê. Ñëåäñòâèåì ýòîãî îæè-
äàåòñÿ çíà÷èòåëüíîå ñíèæåíèå ýìèññèè òåðìè÷å-
ñêèõ NÎx [5].
Ñîïîñòàâëÿÿ èçîòåðìû íà îñíîâå êîìïüþ-
òåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ êàìåðû ñãîðàíèÿ ãàçî-
òóðáèííîé óñòàíîâêè â ñîñòàâå ÃÏÀ òèïà ÃÒÊ-10
ñ øòàòíûì ãîðåëî÷íûì óñòðîéñòâîì è ñ ãîðåëî÷-
íûì óñòðîéñòâîì òðóá÷àòîãî òèïà (ðèñ.8) ìîæíî
ñäåëàòü ñëåäóþùèå âûâîäû:
— òåìïåðàòóðà â öåíòðå æàðîâîé òðóáû
çíà÷èòåëüíî íèæå ñîîòâåòñòâóþùåé òåìïåðàòó-
ðû øòàòíîé ãîðåëêè ðåãèñòðîâîãî òèïà;
— ïåðåïàä òåìïåðàòóð âî ôðîíòîâîì ñå÷å-
íèè íà âûõîäå èç êàìåðû ñãîðàíèÿ íå ïðåâûøà-
åò 300 Ê ïî âñåé ïëîñêîñòè ñå÷åíèÿ, ÷òî ïîçâî-
ëÿåò ïîëó÷èòü âûñîêèé óðîâåíü ðàâíîìåðíîñòè
òåìïåðàòóðû ãàçîâîãî ïîòîêà íà âõîäå â ëîïà-
òî÷íûé àïïàðàò;
— ïîëÿ ñêîðîñòåé ãàçîâûõ ïîòîêîâ ïî ïî-
ïåðå÷íîìó ñå÷åíèþ æàðîâîé òðóáû è â îñåâîì
íàïðàâëåíèè îò ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà ê âûõî-
äó èç êàìåðû ñãîðàíèÿ õàðàêòåðèçóþòñÿ çíà÷è-
òåëüíîé îäíîðîäíîñòüþ;
— êîíñòðóêöèÿ ãîðåëî÷íîãî óñòðîéñòâà
òðóá÷àòîãî òèïà õàðàêòåðèçóåòñÿ ñíèæåííûì
çíà÷åíèåì àýðîäèíàìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ôðîíòîâîãî óñòðîéñòâà êàìåðû ñãîðàíèÿ íà
30–35 % ïî ñðàâíåíèþ ñî øòàòíûì óñòðîéñòâîì.
Çàêëþ÷èòåëüíûå ïîëîæåíèÿ
Ñðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèé íà 3-
ìåðíîé òåïëîôèçè÷åñêîé ìîäåëè ãîðåëî÷íîãî
óñòðîéñòâà òðóá÷àòîãî òèïà ñ èññëåäîâàíèÿìè
øòàòíîé ãîðåëî÷íîé ñèñòåìû â èäåíòè÷íûõ óñ-
ëîâèÿõ [2, 3, 5] ïîäòâåðæäàþò ïðåèìóùåñòâà
òðóá÷àòîé òåõíîëîãèè ãàçîñæèãàíèÿ ïî ñðàâíå-
íèþ ñî øòàòíûìè ðåãèñòðîâûìè ãîðåëî÷íûìè
ñèñòåìàìè, êîòîðûå çàêëþ÷àåþòñÿ â ñëåäóþùåì:
— óðîâåíü ðàâíîìåðíîñòè òåìïåðàòóðû â
ïîïåðå÷íîì ðàçðåçå æàðîâîé òðóáû è âäîëü åå
äëèíû îò ôðîíòà äî âûõîäà íà ëîïàòêè òóðáèíû
âûñîêîãî äàâëåíèÿ çíà÷èòåëüíî âûøå õàðàêòå-
ðèçóåòñÿ íåðàâíîìåðíîñòüþ íà óðîâíå 5–8 %;
— òåìïåðàòóðíûå ãðàäèåíòû îò öåíòðà æà-
ðîâîé òðóáû ê åå ñòåíêå ñóùåñòâåííî ñíèæåíû
è íå ïðåâûøàþò 5%;
— ïîëå ñêîðîñòåé âî âñåì îáúåìå æàðîâîé
òðóáû õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííîé ðàâíîìåð-
íîñòüþ, à èìåííî: îòêëîíåíèå çíà÷åíèé ñêîðî-
ñòè â öåíòðå è íà ïåðèôåðèè æàðîâîé òðóáû íå
ïðåâûøàåò 10 %;
— îòñóòñòâóþò çîíû ñ ïîâûøåííûìè çíà÷å-
íèÿìè òåìïåðàòóðû, íèçêèì çíà÷åíèåì ñêîðî-
ñòè, ÷òî ñïîñîáñòâóåò ñíèæåíèþ ýìèññèè âðåä-
íûõ îêñèäîâ àçîòà;
— îáåñïå÷åíèå ìèêðîäèôôóçèîííîãî ñìåñå-
îáðàçîâàíèÿ è ãîðåíèÿ òîïëèâîâîçäóøíîé ñìå-
ñè ïî âñåìó ïîïåðå÷íîìó ñå÷åíèþ æàðîâîé òðó-
áû ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü âûêîêà÷åñòâåííîãî ðåæè-
ìà ñãîðàíèÿ òîïëèâà ñ íåéòðàëèçàöèåé óñëîâèé
îáðàçîâàíèÿ îêñèäà óãëåðîäà.
Âûâîäû
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé àý-
ðîäèíàìè÷åñêèõ è òåïëîâûõ îñîáåííîñòåé ðà-
áîòû êàìåðû ñãîðàíèÿ ñ ãîðåëî÷íîé ñèñòåìîé
òðóá÷àòîãî òèïà ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè
êîìïëåêñà ïîëîæèòåëüíûõ ýôôåêòîâ, êîòîðûå
ïîçâîëÿþò ïîâûñèòü óðîâåíü ýôôåêòèâíîñòè è
ýêîëîãè÷åñêîé áåçîïàñíîñòè ýêñïëóàòàöèè ñ
îäíîâðåìåííûì óäëèíåíèåì ðàáî÷åãî ìîòîðå-
ñóðñà ÃÏÀ çà ñ÷åò îñóùåñòâëåíèÿ êðàòêîñðî÷-
íîé è ìàëîçàòðàòíîé ìîäåðíèçàöèè ãîðåëî÷íîé
76 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 2
Ðèñ.8. Èçîòåðìû â êàìåðå ñãîðàíèÿ ñ ãîðåëî÷íîé ñèñòåìîé
ðàçíûõ òèïîâ: à — øòàòíîãî [2]; á — òðóá÷àòîãî.
Ðèñ.7. Òåìïåðàòóðà ãàçîâîé ñìåñè â êîíòðîëüíûõ òî÷êàõ íà
ôðîíòàëüíûõ ñå÷åíèÿõ: 1 — ²; 2 — ²²; 3 — ²²²; 4 — ²V.
ñèñòåìû ñ èñïîëüçîâàíèåì òðóá÷àòîé òåõíîëî-
ãèè ãàçîñæèãàíèÿ.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Õàëàòîâ À.À., Äîëèíñêèé À.À., Êîñòåíêî Ä.À.,
Ïàðàôåéíèê Â.Ï. Ñîñòîÿíèå è ïðîáëåìû ðàçâèòèÿ
ìåõàíè÷åñêîãî ïðèâîäà äëÿ ÃÒÑ Óêðàèíû //
Ïðîì. òåïëîòåõíèêà.— 2010. — Ò. 32, ¹ 1. —
Ñ. 44–53.
2. Ñóäàðåâ À.Â., Àíòîíîâñêèé Â.È. Êàìåðû ñãîðàíèÿ
ãàçîòóðáèííûõ óñòàíîâîê : Òåïëîîáìåí. — Ë. :
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1985. — 272 ñ.
3. Ñòîðîæóê ß.Ï. Êàìåðû ñãîðàíèÿ ñòàöèîíàðíûõ
ãàçîòóðáèííûõ è ïàðîãàçîâûõ óñòàíîâîê. — Ë. :
Ìàøèíîñòðîåíèå, 1978. — 231 ñ.
4. Âàðëàìîâ Ã.Á., Ïîçíÿêîâ Ï.Î., Þðàøåâ Ä.Ì.
Êîìïëåêñí³ äîñë³äæåííÿ åíåðãîåêîëîã³÷íèõ ïîêàç-
íèê³â åêñïëóàòàö³¿ ÃÒÓ ó ñêëàä³ ãàçîïåðåêà÷óâàëü-
íîãî àãðåãàòó òèïó ÃÒÊ-10 «Ýíåðãîñáåðåæåíèå.
Ýíåðãåòèêà. Ýíåðãîàóäèò». — 2012. — Ò. 95, ¹ 1.
— Ñ. 15–24.
5. Âàðëàìîâ Ã.Á., Ìàð÷óê ß.Ñ., Áåêêåð Ì.Â. è äð.
Òðóá÷àñòà òåõíîëîã³ÿ ãàçîñïàëþâàííÿ — ïðîðèâ ó
åíåðãîçáåðåæåíí³ òà åêîëîã³÷íîñò³ òðàíñïîðòóâàí-
íÿ ïðèðîäíîãî ãàçó // Íàôòîãàçîâà åíåðãåòèêà.
— 2010. — ¹ 1. — Ñ. 60–63.
6. Èäåëü÷èê È.Å. Ñïðàâî÷íèê ïî ãèäðàâëè÷åñêèì
ñîïðîòèâëåíèÿì. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1992.
— 672 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ02.02.12
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 2 77
Varlamov G.B., Kamaev Yu.M.,
Poznyakov P.Î., Yurashev D.N.
National Technical University of Ukraine «KPI», Kiev
The Features of Tubular Type Burner System
for Combustion Chamber Gas Transporting Unit
The problems of computer simulation of aerodynamic and thermal processes in gas tur-
bine combustion chamber in gas-pumping unit of GTK-10 type with new type of burner
device developed on the basis of tubular gas combustion technology basis are considered.
Key words: gas turbine engine, combustion chamber, tubular gas combustion technology.
Received February 2, 2012
Ïîäïèñûâàéòåñü íà æóðíàë
«Ýíåðãîòåõíîëîãèè
è ðåñóðñîñáåðåæåíèå»
(èíäåêñ 74546)
íà II ïîëóãîäèå 2012 ã.
ïî Êàòàëîãó èçäàíèé Óêðàèíû,
Êàòàëîãó Àãåíòñòâà «Ðîñïå÷àòü»,
Ñâîäíîìó Êàòàëîãó àãåíòñòâà
«ÓÊÐÈÍÔÎÐÌÍÀÓÊÀ»
Èíôîðìàöèþ î æóðíàëå
è ïðàâèëàõ îôîðìëåíèÿ ñòàòåé
ìîæíî íàéòè íà ñàéòàõ:
http://www.ingas.org.ua/index.files/Page765.html
http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/ETRS/index.html
|