Экспериментальное исследование температурного состояния стенок жаровой трубы многофорсуночной камеры сгорания газотурбинного двигателя

Авторы

Бакланов А. В.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

e-mail: andreybaklanov@bk.ru

Аннотация

Рассматривается конструкция камеры сгорания конвертированного авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), служащего для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Рассмотрены особенности конструкции системы охлаждения стенок жаровой трубы и принцип организации охлаждения. Проведено испытание камеры сгорания в составе газотурбинного двигателя, и представлены результаты определения температуры стенок жаровой трубы на двух режимах работы газотурбинной установки (ГТУ), соответствующих 16 и 18 МВт. Представлена методика расчета температуры стенки, и проведено сравнение результатов расчета и эксперимента. Выполнен анализ полученных результатов.

Ключевые слова:

камера сгорания, система охлаждения стенок, препарирование стенок

Библиографический список

1. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В., Ковылов Ю.Л., Резник В.Е., Цыбизов Ю.И. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: СНЦ РАН, 2002. – 527 с.

2. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. – Third Edition. – CRC Press, 2010. – 560 p.

3. Baklanov A.V., Neumoin S.P. A technique of gaseous fuel and air mixture quality identification behind the swirl burner of gas turbine engine combustion chamber // Russian Aeronautics. 2017. Vol. 60. No. 1, pp. 90­96. DOI: 10.3103/S1068799817010135

4. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В., Резник .Е., Цыбизов Ю.И. Конвертирование авиаци­онных ГТД в газотурбинные установки наземного применения: Учебное пособие. – Самара: СНЦ РАН, 2004. – 266 с.

5. Лефевр А. Процессы в камерах сгорания ГТД: Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 566 с.

6. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2004. – 220 с.

7. Бакланов А.В. Управление процессом сжигания топлива путем изменения конструкции горелки в камере сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 73–85.

8. Richerson D.W. Ceramics for Turbine Engines // Mechanical Engineering. 1997. Vol. 119. No. 9, pp. 80–­83.

9. Dutta P., Cowell L.H., Yee D.K., Dalla Betta R.A. Design and Evaluation of a Single-Can Full Scale Catalytic Combustion System for Ultra-Low Emissions Industrial Gas Turbines // ASME International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition (Orlando, Florida, USA, 2-5 June 1997). Paper 97-GT-292. Vol. 2, pp. V002T05A016. DOI: 10.1115/97-GT-292

10. Gritsch M, Schulz A., Wittig S. Adiabatic Wall Effectiveness Measurements of Film-Cooling Holes with Expanded Exits // ASME International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exhibition (Orlando, Florida, USA, 2-5 June 1997). Paper No. 97-GT-164. Vol. 3, pp. V003T09A029. DOI: 10.1115/97-GT-164

11. Burrus D.L., Charour C.A., Foltz H.L., Sabla P.E., Seto S.P., Taylor J.R. Energy Efficient Engine combustor Test Hardware–Detailed Design Report. – NASA CR-168301, 1984. – 400 p.

12. Rosen R., Facey J.R. Civil Propulsion Technology for the Next TwentyFive Years // Eighth International Symposium on Air Breathing Engines. Paper No. 87­87­7000, AIAA, Washington, DC, 1987.

13. Dodds W.J., Ekstedt E.E. Broad specification fuel combustion technology program: Phase II. – NASA Technical Reports Server (NTRS), 1984.

14. Lefebvre A.H. Influence of Fuel Properties on Gas Turbine Combustion Performance // AFWAL-TR-84- 2104, 1985.

15. Dodds W.J., Bahr D.W. Combustion System Design // Mellor A.M. (ed.) Design of modern gas turbine combustors. New York: Academic Press, 1990, pp. 343-476 (557 p.)

16. Ильинков A.B., Еабдрахманов P.P., Такмовцев В.В., Щукин A.B. Влияние центробежных массовых сил на теплоотдачу при обтекании потоком воздуха вогнутой поверхности с поперечными выступами // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 1. С. 39-48.

17. Локай В.И., Бодунов М.Н., Жуйков В.В., Щукин A.B. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбин­ных двигателей. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1993. – 288 с.

18. Isaev S.A., Schelchkov A.V., Leontiev A.I., Baranov P.A., Gulcova M.E. Numerical simulation of the turbulent air flow in the narrow channel with a heated wall and a spherical dimple placed it for vortex heat transfer enhancement depending on the dimple depth // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 94, pp. 426-448. DOI: 10.1016/j. ijheatmasstransfer.2015.11.002

19. Ahn S.W., Lee J.S. Large eddy simulation of flow and heat transfer in a channel with a detached rib array // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 53. No. 1-3, pp. 445-452. DOI: 10.1016/ j.ijheatmasstransfer.2009.09.012

20. Kiml R, Mochizuki S, Murata A. Heat transfer enhancement mechanism in a rectangular passage with V- and Л -shaped ribs // Journal of Flow Visualization and Image Processing. 2001. Vol. 8. No. 1, pp. 51-68. DOI: 10.1615/JFlowVisImageProc.v8.i1.50

21. Бакланов А.В. Поэтапная доводка камеры сгорания газотурбинного двигателя, работающей в условиях форсирования скорости воздуха на выходе из компрессора // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 13–22.

22. Маркушин А.Н., Меркушин В.К., Бышин В.М., Бакланов А.В. Организация низкоэмиссионного горения в кольцевой камере сгорания ГТД // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2009. № 3. С. 70–72.

Скачать статью