Сравнение котлов с открытой и закрытой камерой сгорания

Виды конструкций камер сгорания

1. Камера сгорания с прямым впрыском 
2. Камера сгорания с непрямым впрыском.

Камера сгорания с прямым впрыском

В камере сгорания с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно у закрытого конца цилиндра. Давайте рассмотрим подробнее схему камеры сгорания открытого типа.

Камеры сгорания, как правило использовались на тяжелых автомобилях, но после модификации стали использоваться на автомобилях с 2-х литровым двигателем. Как вы видите в поршне имеется глубокая выемка в которой находится воздух, в тот момент когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке) в непосредственной близости к головке цилиндров. Поэтому, чтобы получить требуемую степень сжатия, необходимо использование верхнеклапанного механизма. Для головок цилиндров в головке поршня имеются неглубокие выемки для обеспечения необходимых зазоров. При неправильной регулировке клапанов, последние будут бить по поршню. Для подачи тонко распыленного топлива с давлением 175 бар с струю воздуха применяется форсунка, затем топливовоздушная смесь поступает в выемку поршня (камеру сгорания). Завихрение в этом случае образуется в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

При подъеме поршня воздух заходит в выемку и перемещается примерно так, как изображено на рисунке. Когда поршень находится в ВМТ, это движение еще больше ускоряется благодаря завихрению поршня между поршнем и головкой. Горизонтальное или вращающееся завихрение может быть получено путем использования завихрителя на впускном клапане.

Комбинация двух вихревых потоков создает «круговорот» воздуха в выемке и обеспечивает необходимую подачу кислорода в область горения.

Камера сгорания с непрямым впрыском

При непрямом впрыске может впрыск более равномерный, за счет этого необходимо меньшее давление впрыска. Непрямой впрыск обеспечивает работу двигателя в большом диапазоне оборотов.

Фирма Ricardo Comet сконструировала большинство камер сгорания с непрямым впрыском. В камерах непрямого впрыска имеется вихрекамера, которая соединяется каналом с главной камерой. Благодаря этому конструкция позволяет работать с более высокими температурами.

При такте сжатия нагнетание воздуха происходит через канал вихрекамер. В быстро движимую массу воздуха происходит впрыск топлива, после чего оно распыляется на мельчайшие частички. После горения в вихревой камере уже горящее топливо с несгоревшим топливом поступает в основную камеру сгорания, которая находится в днище поршня. При увеличении времени впрыска для поддержания необходимой мощности двигателя, основная часть топлива, впрыскиваемая уже в конце периода впрыска, тщательно смешивается с воздухом в основной камере и уже потом загорается. Благодаря этому период горения может продолжаться в течении длительного времени до тех пор, пока топливу не будет хватать кислорода для горения. С этого момента начнет появляться черный смог. Он показывает максимум топлива, которое может быть впрыснуто для работы двигателя с максимальной мощностью и без потери экономичности.

Кольцевая камера — сгорание

В конструкции турбоблока ( рама-маслобак, средний подшипник, компоновка кольцевой камеры сгорания, система охлаждения роторов и статора и др.) учтен опыт конструирования агрегата ГТН-6.
 

В 1937 г. А. М. Люлька был разработан проект турбореактивного двигателя с осевым компрессором и кольцевой камерой сгорания, на несколько лет опередивший появление аналогичных проектов за рубежом.
 

Основными элементами экспериментальной установки являются: газотурбинный двигатель /, состоящий из одноступенчатого центробежного компрессора а с односторонним входом, кольцевой камеры сгорания б, состоящей из четырех форкамер, одноступенчатой турбины в и реактивного сопла г. Входное устройство 2 представляет собой патрубок переменного сечения, спрофилированный по кривой лемнискаты с диаметром узкого сечения DB160 мм. Во входном устройстве смонтирован пьезометр 3, предназначенный для замера расхода воздуха, проходящего через проточную часть ГТД.
 

В 1945 — 1946 гг. А. М. Люлька, И. Ф. Козловым, С. П. Кувшинниковым и другими был спроектирован и построен турбореактивный двигатель ТР-1 с многоступенчатым осевым компрессором, кольцевой камерой сгорания, одноступенчатой турбиной и гидравлической системой регулирования.
 

Двигатели CFG являются двухвальными ДТРД с большой степенью двухконтурности, передним расположением вентилятора, приводимого многоступенчатой турбиной, регулируемыми направляющими лопатками компрессора высокого давления, кольцевой камерой сгорания, системой воздушного охлаждения турбины и системой реверсирования тяги.
 

Наконец, осенью 1959 г. был передан на испытания и с 1962 г. вошел в эксплуатацию пассажирский самолет Ан-24, снабженный двумя турбовинтовыми двигателями с осевыми десятиступенчатыми компрессорами, кольцевыми камерами сгорания и трехступенчатыми турбинами.
 

Турбокомпрессорная группа включает в себя: осевой компрессор, выполненный по двухкаскадной схеме и состоящий из двух компрессоров ( низкого и высокого давления), турбины высокого и низкого давления для привода этих компрессоров, силовую турбину для привода нагнетателя, кольцевую камеру сгорания.
 

Турбокомпрессорная группа включает в себя: осевой компрессор, выполненный по двухкаскадной схеме и состоящий из двух компрессоров ( низкого и высокого давления), турбины высокого и низкого давления для привода этих компрессоров, силовую турбину для привода нагнетателя, кольцевую камеру сгорания.
 

Трансзвуковой вентилятор двигателя без ВНА и компрессор имеют большую напорность ступеней, что позволило сократить общее число ступеней компрессорной группы. Кольцевая камера сгорания с испарительными форсунками обеспечивает высокую полноту сгорания и низкий уровень выделения дыма и загрязняющих веществ, а также равномерное поле температур перед турбиной при малых потерях давления. Форсажная камера двигателя — общая для обоих контуров. Она имеет отдельные форсунки для подачи топлива в первичную и вторичную зоны горения, в камере применена эффективная система охлаждения, позволившая использовать в конструкции этого узла титановые сплавы. Сверхзвуковое регулируемое реактивное сопло обладает малым донпым сопротивлением. Створки сопла управляются гидросистемой, использующей топливо. Двигатель построен по простой силовой схеме, и его ротор опирается на три подшипника.
 

Другим их недостатком является сложность экспериментальной доводки. Применяются кольцевые камеры сгорания главным образом в ГТД малой мощности.
 

Расчет многотрубчатой и однотрубчатой ( г 1) камер сгорания выполняют аналогичным образом. Пламенная труба кольцевой камеры сгорания имеет весьма сложную конфигурацию. Поэтому рекомендуется при расчете такой камеры задаваться геометрическими соотношениями по прототипу, согласуя их с размерами последней ступени компрессора и первой ступени турбины.
 

При вращении ротора вместе с головкой сопла частицы жидкости, выходящие из отверстий ( типа Сегенерова колеса), движутся по гиперболоидным поверхностям, образуя полый факел распыленной жидкости. Такие форсунки используют в газотурбинных двигателях с кольцевой камерой сгорания, внутри которой проходит вал турбины.
 

Возможность уменьшения габаритов и превращения в блочное устройство, обусловленные интенсификацией технологических процессов, определенным образом влияет на создание более компактных конструкций. Так, в ряде газотурбинных двигателей получили применение кольцевые камеры сгорания, которые хорошо компонуются на корпусе агрегата, вписываясь в габариты, ограниченные выхлопной частью турбины.
 

Открытый и закрытый тип камеры сгорания газового котла что выбрать

Газовые котлы классифицируют по нескольким основным факторам, одним из которых является тип камеры сгорания. Существуют агрегаты с закрытой и открытой камерой сгорания.

В открытой камере сгорания потребление кислорода происходит за счет естественной тяги прямо из помещения, в котором, собственно, и находится газовый котел. Внутри этого же помещения происходит освобождение продуктов горения. Это является существенным недостатком котлов такого типа. Чтобы избежать крайне негативного влияния на здоровье от их эксплуатации, в помещениях, где установлено оборудование, обязательно должна быть качественная, постоянно действующая вентиляция.

Как правило, открытой камерой сгорания оснащены мощные (свыше 30 кВт) напольные модели газовых котлов, устанавливаемые в специальных котельных или нежилых помещениях, в которых есть специальный дымоход длиной около 4 метров. Такие меры гарантируют обеспечение естественной тяги и достаточное поступление воздуха, чтобы сгорание природного газа было полным без образования угарного газа.

Особенности закрытой камеры сгорания

Турбированная камера сгорания отличается рядом преимуществ. Большинство настенных моделей газовых котлов небольшой мощности (до 35 Квт), применяемых в быту, оборудованы именно камерой сгорания закрытого типа.

Конструкция коаксиального дымохода труба в трубе обеспечивает приток уличного воздуха и безопасный процесс горения. Продукты сгорания удаляются из помещения наружу принудительно через отверстие внутри трубы дымохода. Из-за такой системы труб перегревания дымохода не происходит. В эксплуатации оборудование с камерой такого устройства надежно и безопасно.

Ко всему, нет необходимости в помещении с газовым котлом ни устанавливать дополнительную систему вентиляции, ни постоянно его проветривать. Минус в этом случае только один – энергозависимость, так как система вентиляторов работает от электричества.

Коаксиальный дымоход выполняется с горизонтальным наклоном для обеспечения активной тяги. Причем, стоимость такого дымохода ниже вертикального дымохода для образования естественной тяги. Так что газовый котел с закрытой камерой – это еще и гораздо более экономичное решение для частного дома.

(голосов пока нет)

Загрузка...