Устройство основных элементов ГТУ

Наиболее важные узлы судовой ГТУ — газовая турбина, компрессор, камера сгорания и зубчатая передача. Регенератор представляет собой обычный теплообменный аппарат (см. § 16). Рассмотрим устройство компрессора и камеры сгорания. В судовых ГТУ применяют компрессоры следующих видов: осевые многоступенчатые; центробежные одно-и многоступенчатые; винтовые. Наибольшее распространение получили осевые компрессоры.

Осевой компрессор, схема которого изображена на рис. 71, состоит из барабанного ротора 1 с закрепленными рабочими лопатками 6, корпуса 8, в кольцевых пазах которого крепятся направляющие лопатки 7, концевых уплотнений 3 и подшипников 4. Таким образом, осевой компрессор по своему устройству напоминает реактивную турбину. Воздух в компрессор засасывается через входной патрубок 2, проходит через направляющий аппарат 5, сжимается в направляющих и рабочих лопатках, поступает в спрямляющий аппарат 9 р диффузор 10 и выходит через патрубок 11.

Рис. 71. Схема осевого компрессора ГТУ.

При работе компрессора в его впускной полости образуется разрежение, поэтому наружный воздух постоянно и равномерно подводится к направляющему аппарату. Последний придает струе воздуха нужное направление перед входом на первую ступень компрессора. Проходя последовательно через направляющие и рабочие лопатки, поток воздуха много раз меняет свое направление и завихряется на выходе. Спрямляющий аппарат, установленный за последней ступенью компрессора, придает потоку сжатого воздуха осевое направление перед входом его в диффузор. Здесь продолжается дальнейшее сжатие воздуха за счет уменьшения его кинетической энергии, после чего воздух равномерно поступает в перепускной трубопровод и подается в камеру сгорания.

Камера сгорания предназначена для сжигания жидкого топлива и образования газовой смеси, состоящей из продуктов сгорания и сжатого воздуха. Вследствие высокой температуры газовой смеси (около 1500—2000° С), неприемлемой для работы турбины, предусматривают различные способы охлаждения камеры сгорания, а газовую смесь разбавляют добавочным количеством воздуха, понижая ее температуру.

Устройство камеры сгорания с воздушным охлаждением, сконструированной Центральным котлотурбинным институтом и получившей наибольшее распространение в отечественных судовых ГТУ, показано на рис. 72. Основными частями камеры сгорания являются цилиндрический наружный корпус 3 из углеродистой стали и внутренняя жаровая труба 4 из специальной жаростойкой стали, состоящая из отдельных секций для обеспечения ее теплового расширения при нагревании. В передней части камеры расположено пять форсунок 6, одна из которых является пусковой и служит для зажигания остальных. Мазут поступает к форсункам, подогретым до 150—160° С при давлении 1800 кн/м² (18 кгс/см²).

Рис. 72. Устройство камеры сгорания конструкции ЦКТИ.

Воздух, идущий от компрессора к форсункам и необходимый для сгорания топлива, называется первичным в отличие от вторичного воздуха, который используется для охлаждения камеры сгорания и разбавления газовой смеси. Первичный воздух подается по патрубку А через завихрители 5 к распылителям форсунок 6, где смешивается с распыленным мазутом, способствуя его сгоранию. Вторичный воздух через патрубок Б поступает в кольцевое пространство между наружным корпусом 3 и жаровой трубой 4, охлаждает ее и частично проникает внутрь жаровой трубы через концевые щели 2 между ее секциями и через смесители 1, расположенные в противоположном от форсунок конце камеры. Вследствие этого на выходе из камеры газовая смесь, разбавленная вторичным воздухом, имеет давление 400 кн/м² (4 кгс/см²) и температуру 600—700° С.

В настоящее время разрабатывают способы водяного охлаждения камер сгорания, особенно для ГТУ с закрытым циклом.