Komora izgaranja: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nema sažetka uređivanja |
Nema sažetka uređivanja |
||
Redak 1:
[[Datoteka:Combustor of sectioned Rolls-Royce Turboméca Adour turbofan.jpg|mini|
'''Komora izgaranja''' je komponenta [[Plinska turbina|plinske turbine]] ili [[Mlazni motor|mlaznog motora]] u kojoj se odvija [[Gorenje|izgaranje]] [[goriva]]. Izgaranjem goriva oslobađa se [[toplina]], zbog čega dolazi do zagrijavanja [[Kompresija|komprimiranog]] [[Zrak|zraka]] pri konstantnom tlaku. Za razliku od cilindara [[Motor s unutarnjim izgaranjem|klipnih motora s unutarnjim izgaranjem]], kod komora izgaranja [[Plinska turbina|plinsko-turbinskih agregata]] proces izgaranja goriva se odvija neprekidno u toku zraka, koji struji velikim brzinama. Pri tome se dovedeno gorivo zapaljuje od [[Plamen|plamena]] samog goriva koje izgara. Radni proces komore izgaranja, ne gledajući na njenu relativno jednostavnu konstrukciju, jako je složen. Sastoji se od procesa [[Prijenos topline|izmjene topline]], miješanja zraka i goriva u uvjetima [[Turbulencija|turbulentne]] [[Difuzija|difuzije]], procesa [[Isparavanje|isparavanja]] i izgaranja goriva, miješanja tokova zraka i produkata izgaranja, itd. U današnje vrijeme nije moguće za bilo koje uvjete teoretski proračunati čak neke od tih pojedinih procesa izdvojeno. Prirodno, time je teže prikazati općenite metode strogo analitičkog proračuna radnog procesa komore izgaranja u cjelini. Zbog toga se razrada novih konstrukcija još uvijek provodi pomoću [[Empirizam|empirijski]] poopćenih zavisnosti i završava se dotjerivanjem na ispitnom stolu. Isto tako paralelno s praktičnim iskustvom povećavaju se i teorijska znanja. Također, danas veliki doprinos razvoju novih konstrukcija daju visoko-sofisticirani programi koji omogućuju modeliranje radnog procesa u komori izgaranja na [[Računalo|računalu]].
== Povijest ==
Iz razloga što je komora izgaranja dio [[Plinska turbina|plinske turbine]], njezina povijest je nerazdvojiva od razvoja plinsko-turbinskih
Krajem 40-ih godina grade se također plinsko-turbinski agregati za primjeni u [[Energetika|energetici]] kao i za [[pogon]] transportnih sredstava ([[Brod|brodovi]], [[Lokomotiva|lokomotive]], [[Automobil|automobili]]). Sredinom 60-ih godina ukupna snaga samo stacionarnih instaliranih plinskih turbina u svijetu prelazila je 30000 MW.
U današnje vrijeme široko korištenje plinsko-turbinskih agregata u stacionarnim [[Termoelektrane|termoenergetskim]] postrojenjima ograničava njihova relativno niska [[Stupanj iskorištenja|termodinamička iskoristivost]]. Međutim, sve češće korištenje [[Kombinirane termoelektrane|kombiniranih postrojenja]] (plinskoturbinskog zajedno s parnoturbinskim) omogućava postizanje termodinamičke iskoristivosti i do 60%, što otvara nove perspektive plinskoturbinskog agregata, a time i daljnjem razvoju komore izgaranja i njenih komponenti.
== Uloga i konstrukcijski zahtjevi ==
[[Datoteka:Combustion chamber (PSF).svg|mini|490x490px|Shema [[Plinska turbina|plinsko-turbinskog agregata]]]]
Uloga komore izgaranja kod [[Plinska turbina|plinsko-turbinskog postrojenja]] je dovođenje [[Toplina|topline]] radnome [[Fluid|fluidu]]. Kao radni fluid obično služi [[zrak]], kojem se dovodi [[toplina]] na račun izgaranja u njemu određene količine [[goriva]]. Principijelno plinska turbina može raditi s bilo kojim plinovitim, kapljevitim ili krutim gorivom, no najpovoljnije se pokazalo korištenje plinovitog i lako tekućeg goriva.
Na konstrukciju komore izgaranja postavlja se niz zahtjeva, od čijeg izvršenja ovisi ekonomičnost, sigurnost, masa i dimenzije [[Plinska turbina|plinsko-turbinskog postrojenja]]. Od tih zahtjeva u prvom redu se misli na:
*visoku iskoristivost izgaranja goriva
* mali [[hidraulički otpor]]
Line 21 ⟶ 24:
== Komponente ==
[[Datoteka:Combustor diagram componentsPNG.png|mini|447x447px|Komponente komore izgaranja]]
=== Kućište ===
Kućište predstavlja vanjski omotač komore izgaranja, relativno je jednostavne konstrukcije te kao takvo zahtjeva nisku razinu [[Održavanje|održavanja]]. [[Toplinsko opterećenje|Toplinska opterećenja]] ne predstavljaju problem kućištu jer je ono zaštićeno pomoću zraka koji struji u njemu. Međutim, opterećenja koja se javljaju zbog razlike između unutarnjeg i vanjskog tlaka izazivati će mehanička [[Naprezanje|naprezanja]] koja je potrebno smanjiti odgovarajućom konstrukcijom kućišta.
=== Difuzor ===
Uloga [[Difuzor|difuzora]] je smanjenje visoke [[Brzina|brzine]] zraka iz [[Kompresor|kompresora]] na brzinu koja je optimalna za komoru izgaranja. [[Mach|Machov bro]]<nowiki/>j zraka, prolaskom kroz difuzor, pada sa 0.3 na 0.05-0.1. Pri smanjenju brzine, neizbježan je pad u ukupnom tlaku, što predstavlja gubitak. Stoga, konstruiranje difuzora postaje kompliciran zadatak, jer njegov oblik nije niti simetričan niti kružnog presjeka. S druge strane, zahtjev koji se postavlja na konstrukciju difuzora, kao i na većinu ostalih komponenti plinsko-turbinskog agregata, je da on bude što kraći i lakši.
=== Plamena cijev ===
[[Plamena cijev]] je komponenta od metalnog [[Lim (kovina)|lima]] koja se pruža od od vrtložnika pa do ulaza u turbinu i izložena je izuzetnom toplinskom opterećenju. Plamena cijev prima toplinu od plamena gorućeg goriva i odaje je zraku za [[hlađenje]], a djelomično i kućištu komore izgaranja. Toplinsko djelovanje plamena na plamenu cijev u različitim presjecima biti će različito u zavisnosti od karaktera strujanja toka zraka duž površine stijenke cijevi, prisustva unutarnjeg zaštitnog zračnog filma, zakonitosti izgaranja goriva po dužini područja izgaranja, oblika površine plamena, itd. Na taj je način promjena temperature stijenke po njenoj dužini poprilično složena, i danas još ne postoji dovoljno sigurna metoda analitičkog proračuna.
Plamene cijevi se izrađuju od superlegura otpornih na visoke temperature. Međutim, iako se koriste odgovarajući materijali, plamene cijevi i dalje moraju biti hlađene strujom zraka. Hlađenje može biti filmsko i transpiracijsko. Plamena cijev se sastoji od zone izgaranja i zone miješanja u kojoj se miješaju sekundarni zrak i produkti izgaranja, čime se osigurava zadana temperatura plina ispred turbine.
=== Vrtložnik ===
[[Datoteka:Combustor diagram airflow.png|mini|513x513px|Shema procesa u komori izgaranja]]
[[Vrtložnik]] je komponenta kroz koju prolazi primarni zrak i ugrađuje se u prednji čelni dio komore. Uloga vrtložnika je generiranje turbulentnog strujanja primarnog zraka, kako bi došlo do boljeg miješanja s gorivom. Vrtložnik ima loš oblik opstrujavanja i kao takav će uzrokovati pad tlaka zraka, stoga se on konstruira tako da ne turbulizira tok više nego što je dovoljno za uspješno miješanje primarnog zraka i goriva.
=== Gorionik ===
Gorionik ili brizgaljka goriva je uređaj koji dovodi gorivo u zonu izgaranja. To je komponenta koja je, zajedno s vrtložnikom, zaslužna za miješanje goriva i primarnog zraka. Postoje različiti tipovi gorionika, a njihov broj ovisi o tipu komore izgaranja.
=== Svjećica ===
Svjećice koje se koriste za zapaljenje goriva slične su onima koje se mogu naći kod automobilskih motora. Svjećica se mora nalaziti u zoni izgaranja, gdje su zrak i gorivo već izmiješani.Jednom kada dođe do zapaljenja svjećica više nije potrebna, jer je proces izgaranja samo-održiv.
== Tipovi ==
| |||