Лабораторные исследования гамма-топки

Вопрос о соотношении потоков, образующихся при соударе­нии двух газовых турбулентных струй, исследован на изотерми­ческой модели. Оказалось, что в диапазоне 30° < Р< 60° (где Р - угол наклона горелочных струй к горизонту) зависимость отно­сительных расходов потоков газов от наклона горелок имеет вид

                                            (2)

                                           (3)

где Q ₁ и Q ₂ относительные расходы газов, двигающихся вниз и вверх после соударения потоков.

Исследование количественной зависимости выноса б от пара­метра М, равного отношению кинетических энергий горелочных струй и потока газов, проводилось на специальной слабонеизотермической установке. Вынос определялся как относительное приращение примеси (холодного воздуха) в потоке подогретого воздуха за местом пересечения его с поперечно вытекающими в поток горелочными струями. Для измерения температур приме­нялся быстродействующий электротермометр с датчиком-тер-мистором, имеющим точность измерения 0,2°С [10].

В результате опытов получена зависимость б, %, от определя­ющих параметров

                                          (4)

где М = (pw²)_c / (pw²)_n - отношение кинетических энергий струй и потока; S - шаг по осям горелочных струй; b - ширина го­релочных струй. Уравнение проверено в диапазоне  и .

На следующем этапе работы исследована огневая аэродина­мическая модель топки с встречно-наклонным расположением прямоточных горелок (рис. 9). Камера горения с размерами в плане 470x690 мм², высотой 490 мм отделена от камеры охлаж­дения пережимом, образованным сближением фронтовой и задней стенок. В нижних скатах пережима установлены прямо­точные горелки с периферийной подачей газа. Проведено более 30 опытое с углами наклона горелок к горизонту от 40 до 55° при высоте горелок 600 мм и ширине их b = 27 и 32 мм. Кроме того, проведены холодные продувки при b = 32 и 42 мм и угле накло­на горелок = 47°.

Визуальные наблюдения аэродинамики, а также измерения полей скоростей и температур подтвердили наличие и стабиль­ность проектной аэродинамики в топочной камере: значитель­ная часть газов после соударения встречных горелочных струй направлялась вниз, раздваивалась у пода и в дальнейшем созда­вала интенсивный подъемный поток у фронтового и заднего экранов камеры горения.

Подробное измерение полей скоростей и температур в гори­зонтальных сечениях камеры горения с помощью водоохлаждаемых зондов позволило определить расходы топочных газов вверх и вниз и подсчитать долю газов К, двигающихся по петле­образной траектории

где G₀ - секундная масса газовоздушной смеси на выходе из горелки, a G_газ - массовый расход топочных газов, направляю­щихся вверх вдоль фронтового или заднего экрана на участке, равном шагу по осям горелок. Величина К оставалась практи­чески постоянной в каждой серии опытов с определенным углом наклона горелок к горизонту Р и шириной горелок b (т.е. при постоянном значении S / b). Но резкое изменение  = Т₀/Г _газ (где Т₀ - температура газовоздушной смеси на выходе из горел­ки, К, а Т_газ - средняя температура потока газов, набегающих на горелочные струи, К), а также изменение S / b приводило

                          Рис. 9. Огневая модель гамма-топки ВТИ

к из­менению К при тех же значениях р

В результате проведенных опытов получено следующее эмпи­рическое уравнение для расчета методом последовательных приближений величины К при различных значениях S / b и со (в том числе и в изотермических опытах, при со = 1,0):

                           (6)

где коэффициент

Исследования, проведенные на лабораторных установках, позволили связать основную характеристику топки с встречно-наклонными горелками - вынос - с конструктивными размера­ми топочной камеры. Вопрос о возможности использования полученных уравнений для проектирования реальных топочных устройств требовал промышленных исследований.

ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ