Bmw-rumyancevo.ru

БМВ Мастер — Автожурнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое эжекторная система охлаждения и как это работает

Что такое эжекторная система охлаждения и как это работает

Главная страница » Что такое эжекторная система охлаждения и как это работает

Эжекторная система охлаждения (принцип струйного насоса) — это технология, где применяется термическое управление процессом. Технология эжекторной системы охлаждения используется на практике уже достаточно долгий период времени. Нынешнее состояние развития подобных систем отмечается их более низким КПД по сравнению, например, с установками сжатия пара. Однако эжекторные системы охлаждения примечательны преимуществами простоты устройства и отсутствия движущихся деталей конструкции.

Классическая конструкция эжектора

Схема ниже наглядно демонстрирует внутреннее устройство прибора. Корпус эжектора имеет квадратную форму. На корпусе справа прикреплено длинное сопло.

Схема классического исполнения: 1 — область входа вторичного потока; 2 — область входа первичного потока; 3 — область ускорения потока до сверхзвуковой скорости; 4 — область смешения двух потоков; 5 — коническое отверстие сопла — диффузор

Часть сопла, что прикреплена непосредственно к эжектору, имеет форму прямого цилиндра. Наконечник же сопла имеет форму цилиндрического конуса.

В отличие от формы сопла, с левой стороны эжектора закреплён прямой цилиндр, через который выполняется вход первичного потока.

Первая половина цилиндра находится снаружи эжектора, а вторая его половина внутри. Указателем (2) отмечено отверстие цилиндра для входа первичного потока, исходящего из общей массы рабочего вещества.

Конечная часть цилиндра внутри эжектора выполнена как небольшое по размерам сходящееся/расходящееся сопло (3). Именно здесь движущийся поток вещества ускоряется и достигает сверхзвуковой скорости.

Эжектор — классическая конструкция в натуральном виде для применения в составе крупных промышленных установок систем кондиционирования

Вторая входная область цилиндрической формы расположена у основания эжектора. Через этот вход поступает вторичный поток рабочего веществ из испарителя.

Цилиндрическая часть сопла (4) представляет собой камеру смешивания, где объединяются первичный (2) и вторичный (1) потоки. Коническое отверстие сопла (5) называется диффузором.

Эжекторные системы охлаждения

Главным преимуществом эжекторных охлаждающих систем является их способность производить холод, используя отработанную тепловую энергию с температурой выше 80°C, получаемую от разных тепловых источников.

Чтобы ясно воспринимать принцип действия оборудования, где внедрён эжектор, разберём классическую схему производства холода. Такие схемы не широко, но распространены, применяются в самых разных областях народного хозяйства.

Схема действия структурная: Э — эжектор; В — бойлер (котёл); К — конденсатор; И — испаритель; Н — насос циркуляционный; Р — расширительное устройство

Эжекторная система охлаждения состоит из двух контуров:

  1. Контур питания
  2. Контур охлаждения.

В контуре питания низкотемпературное тепло (Qb) используется в котле или генераторе для испарения жидкого хладагента высокого давления (процесс 1-2).

Пары высокого давления, образующиеся в результате кипения жидкого хладагента, устремляются через эжектор, где скорость потока увеличивается за счёт прохождения сквозь сопло.

Ускоренное движение потока образует область пониженного давления в в первой секции эжектора. За счёт перепада давлений туда же из испарителя устремляется насыщенный газообразный хладагент (линия 3).

Две газообразных среды объединяются в смесительной камере. Смешанная среда поступает в секцию диффузора, где происходит замедление потока и восстановление давления.

Затем смешанный газообразный хладагент переправляется в конденсатор. Здесь пары хладагента конденсируются (переходят в жидкое состояние), образующееся тепло отводится в окружающую среду (Qc).

Одна часть жидкости, выходящей из конденсатора (точке 5), закачивается в котел для завершения цикла питания. Другая часть жидкости проходит через расширительное устройство и поступает в испаритель холодильного контура (точка 6) в виде парожидкостной смеси.

Парожидкостная смесь хладагента испаряется в испарителе, создавая дополнительно эффект охлаждения (Qe). Далее полученный парообразный хладагент направляется в эжектор (точка 3).

Хладагент (вторичная газообразная смесь) вновь смешивается с первичной газообразной смесью в эжекторе и сжимается в секции диффузора перед входом в конденсатор (точка 4). Смесь конденсируется в конденсаторе. Цикл повторяется (точка 5).

Как развивалась технология

Первую конструкцию системы охлаждения с эжектором разработал в 1910 году французский инженер индустриалист Морис Лебланк. Устройство быстро завоевало популярность в сфере производства оборудования для кондиционирования воздуха.

Эжектор промышленного назначения — подобные конструкции редкость и обычно изготавливаются по специальному заказу предприятиями нефтехимической отрасли и подобными

До момента разработки хлорфторуглеродных хладагентов в 1930-х годах и дальнейшего их применения, именно эжекторным системам охлаждения отдавалось предпочтение.

Появление хлорфторуглеродных хладагентов отметилось большей эффективностью холодильного оборудования и, соответственно, изменением приоритетов в отношении эжекторов.

Однако исследования и разработки в области эжекторных систем продолжались. Технология нашла своё второе применение во многих областях индустрии, особенно в химической и перерабатывающей промышленности.

Современные разработки и перспективы

На современном этапе проектирования разрабатываются эжекторные системы с мощностью охлаждения от единиц до 60 000 кВт. Но, несмотря на активность исследований, направленных на увеличение КПД (отношение эффекта охлаждения и ввода тепла в котел), существенных результатов нет.

Даже если пренебречь работой насоса, КПД эжекторных систем охлаждения по-прежнему остаётся относительно низким. Эжекторные системы охлаждения в настоящее время трудно отыскать в прямой продаже, но ряд компаний специализируются на разработке и применении оборудования на заказ.

Промышленная установка, оснащённая вакуумными эжекторами . Характерной чертой энергосбережения отличаются подобные системы, несмотря на относительно низкие показатели КПД

Приоритет производства — эжекторные паровые установки, где используется вода в качестве хладагента для охлаждения при температуре выше 0 ° C. С целью повышения эффективности простого цикла эжекции, проводятся исследования более сложных циклов. Также изучается интеграция эжекторов в системы сжатия и поглощения паров.

Автомобильная эжекторная система кондиционирования фирмы Denso

Уникальный пример разработки фирмы Denso (схема В) — цикличный эжектор «EJECS» в составе конструкции кондиционирования воздуха салона легкового автомобиля.

Здесь создаваемое эжектором отрицательное давление всасывания действует как насос, обеспечивая циркуляцию хладагента в цикле кондиционирования воздуха.

Обычные автомобильные решения (схема А) нацелены на циркуляцию хладагента только компрессором. Но в этом случае имеют место существенные потери энергии в расширительном клапане.

Сравнительные схемы: 1 — конденсатор; 2 — компрессор; 3 — расширительный клапан; 4 — эжектор; 5 — испаритель; 6 — мощность компрессора; 7 — повышение давления эжектором; А — обычное решение; В — решение Denso; С — потери энергии за счёт вихревых эффектов

Эжектор на примере уникального решения компании Denso играет роль насоса подкачки компрессора, что в значительной степени повышает эффективность системы кондиционирования воздуха.

Снижается нагрузка на двигатель автомобиля или на мотор компрессора (если используется электропривод). Эжектор, работая как насос, создаёт энергосберегающий режим работы.

Поэтому оправданными можно считать значительные усилия инженеров, разрабатывающих, к примеру, солнечные энергетические установки, дополненные эжекторными системами охлаждения.

Применение в пищевой промышленности

Производственные районы, где имеется избыток отработанного тепла, рассматриваются удачным местом для применения эжекторных систем в пищевой промышленности.

Читать еще:  Датчик температуры двигателя на мотоблок

Установки могут найти успешное применение на заводах по переработке пищевых продуктов. Оборудование может использоваться для охлаждения продуктов в процессе их производства, а также в условиях транспортировки.

Экспериментальная установка тригенерации (tri-generation) в Сиднее , установленная для обеспечения работы двух внутренних городских плавательных бассейнов

Другое возможное применение – так называемое технологичное tringle-поколение (tri-generation), где эжекторным системам охлаждения отводится место в сочетании с комбинированным тепловым и энергетическим оборудованием для обеспечения холодом.

Препятствия для использования эжекторной технологии

Основными препятствиями для использования технологии эжекторной регенерации видятся следующие моменты:

0,3) по сравнению с механикой сжатия пара и аналогичными технологиями с термическим управлением.

  • Значительное падение КПД при условиях работы на удалении от проектной точки.
  • Недоступность готовых к использованию систем, что усложняет выбор для конкретного применения
  • Отсутствие данных о производительности в условиях промышленного применения для уверенности эффективности технологии.
  • Основные факторы для стимуляции использования

    Главными факторами, способствующими внедрению технологии эжекторного охлаждения в пищевой промышленности, являются:

    1. Успешная демонстрация преимуществ технологии в тех условиях, где имеется достаточное количество отработанного тепла или в системах tringle-поколения.
    2. Рост стоимости производства энергии, что может способствовать более эффективному использованию отработанного тепла.
    3. Более высокая термическая интеграция процессов в производстве продуктов питания.

    Потребности на исследования и разработки

    Для повышения привлекательности и применения эжекторных систем охлаждения остаются востребованными исследования и разработки, результатом которых стали бы следующие достижения:

    1. Повышение эффективности стационарных эжекторных систем, особенно при работе на удалении от проектных точек.
    2. Разработка альтернативных типов эжекторов (таких как ротодинамические эжекторы), которые обладали бы потенциалом повышения эффективности.
    3. Разработка эжекторов, способных работать с другими природными хладагентами, такими как углекислый газ (CO 2 ) и углеводороды, с температурным диапазоном ниже 0°C.
    4. Оптимизация циклов, а также интеграция эжекторов с обычными системами сжатия и поглощения паров.
    Обучающий видео-курс по теме эжекторов

    Видеоролик представляет обучающий курс, напрямую связанный с темой функционирования эжекторных систем. Рекомендуется к просмотру для лучшего понимания и восприятия технологии:

    КРАТКИЙ БРИФИНГ

    Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

    Чем отличается инжектор от эжектора

    Инжектор и эжектор — разновидности струйного насоса. Различия между ними заключаются в особенностях их работы.

    Струйный гидравлический насос — аппарат, основанный на принципе обмена механической энергией между потоками с высоким и низким давлением. Совместим с жидкими, газообразными, сыпучими веществами. Если насос что-то закачивает или распыляет, то это инжектор. Если же прибор что-либо откачивает, то это эжектор.

    Конструкция гидравлического агрегата проста. В самом облегченном виде она состоит из двух скрепленных трубок, в ней нет движущихся деталей, электрооборудования. Это упрощает обслуживание и повышает надежность.

    Устройство эжектора

    Эжектор — устройство, передающее кинетическую энергию среды с большей скоростью к среде с меньшей при их соединении. Вместе с вакуумным насосом аппарат увеличивает напор всасываемой жидкости. Нередко его применяют как смеситель на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.

    Работа эжекторного насоса основана на принципе Бернулли. Упрощая, его можно сформулировать так: давление течения с меньшей скоростью движения выше, а с высокой, наоборот, ниже. То есть поток с высоким давлением в трубе вызывает всасывание потока в патрубке с низким.

    Эжекторное приспособление состоит из следующих элементов:

    • трубы с сужающимся соплом, куда поступает эжектирующая субстанция;
    • патрубка, куда всасывается эжектируемая жидкость-/газ;
    • камеры, где они смешиваются;
    • узкого цилиндрического горла;
    • более широкого диффузора;
    • выходной трубки, соединяющейся с главным трубопроводом.

    Выносной эжектор функционирует по следующей схеме.

    • Рабочий поток всасывается в главную трубу с соплом.
    • В патрубке резко падает давление. Как только скорость движения пассивной среды достигает определенной отметки, в камере формируется вакуум. То есть давление становится ниже атмосферного. Это ведет к засасыванию жидкости-/пара из патрубка.
    • Эжектируемая и эжектриующая среды встречаются в камере, где обмениваются кинетической энергией. При поступлении в диффузор она превращается в потенциальную энергию сжатия. Под её действием вещество поступает в выходную трубку.

    Принцип работы инжектора

    Назначение инжектора — сжатие газов, паров, жидкостей, их нагнетание (распыление) в другие узлы. Устройство является стандартным линейным ускорителем, который вводит заряженные частицы в центральные узлы машины. Заметим, что водяное давление в инжекторном агрегате может быть выше, чем в эжекторном. Агрегатные состояния используемых веществ бывают:

    • равнофазные (газ-газ, пар-пар, жидкость-жидкость);
    • разнофазные (газ-жидкость, жидкость-газ);
    • изменяющейся фазности (пар-жидкость, жидкость-пар).

    Соответственно, инжектор используют в составе различной аппаратуры. Его применяют в горной промышленности, на электростанциях, в машиностроении; в качестве составной части котельного оборудования — в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

    Как пример, рассмотрим особенности действия инжектора парового котла. Она основан на его способности создавать более высокое давление, чем у рабочего пара. Кинетическая энергия последнего преобразуется в давление воды, которая поступает в котел. В своей сути инжекторная схема отличается от эжекторной только наличием игольчатого вентиля с рукояткой. Он предназначен для регулирования расхода и подачи жидких, парообразных веществ.

    • Подают пар, который конденсируется на охлажденных стенках.
    • Из-за разности давлений вода из резервуара поднимается в инжекторную полость.
    • Пар расширяется и тянет за собой водный поток дальше в камеру смешения.
    • Состав из конденсированного пара и воды устремляется вперед по расширяющемуся конусу. Там его скорость превращается в давление.
    • Это помогает ему преодолеть сопротивление клапана (выходной трубки), проходя через который он поступает в котел.

    Конструкция инжектора (форсунки) в автомобильных двигателях отличается большей сложностью, включает движущиеся элементы.

    В чем разница

    Таким образом, эжектор и инжектор — подвиды струйного насоса. Их отличает:

    • Принцип действия. Эжектор откачивает газ-/пар-/жидкость, а инжектор, наоборот, распыляет.
    • Конструкция. Инжекторная система может быть усложнена по сравнению с эжекторной, хотя в своей основе они идентичны.
    • Сфера применения. Эжектор применяют в паре с вакуумным насосом, инжектор — с котельным оборудованием, автомобильными двигателями и др.

    Эжектор

    Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

    Эжектор (франц. éjecteur, от éjecter — выбрасывать) — устройство, в котором происходит передача кинетической энергии от одной среды, движущейся с большей скоростью, к другой. Передача энергии происходит в процессе смешения сред. Эжектор используется в струйных насосах и вакуумных насосах. Широко применяется в химической и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве смесителя.

    Эжектор, работая по закону Бернулли, создает в сужающемся сечении пониженное давление одной среды, что вызывает подсос в поток другой среды, которая затем переносится и удаляется от места всасывания энергией первой среды. Эжекторы используются в струйных насосах: водоструйных, жидкостно-ртутных, паро-ртутных, паромасляных. Эжекторы можно отнести к типу струйного вакуумного насоса. Конструкция эжектора состоит из сопла, всасывающей камеры и диффузора.

    Читать еще:  Что такое муфта судового двигателя

    Диффузоры — это каналы, где происходит превращение одной энергии в другую, а именно кинетической в потенциальную. Таким образом, происходит повышение давления за счет снижения скорости. В сопле создается поток пара либо газа, который называется рабочей средой. Эта среда движется с достаточно большой скоростью и турбулентно, из-за чего в рабочей камере создается разряжение. Под действием разряженного воздуха, созданная смесь удаляется из рабочей камеры. Данный процесс всасывания пара или газа можно описать двумя уравнениями: уравнением неразрывности и уравнением истечения.

    Уравнение неразрывности исходит из условия, что расход пара или газа в любом сечении является константой. Таким образом:

    где m1 и m2 – расход пара или газа в сечении канала;
    f1,f2 — площадь этого сечения;
    ρ1, ρ2 — плотность газа или пара;
    ω1, ω2 — скорость на выходе;

    Следовательно, чем уже канал, тем больше скорость выходящего из него потока пара или газа.

    Содержание

    Классификация

    Различают эжекторы низкого и высокого давления

    Эжекторы низкого давления

    Эжекторы низкого давления, имеющие побудителями вентиляторы производительностью 1000-12000 м 3 /ч, при гидравлических потерях во всасывающих сетях 49-294 Па и коэффициенте β = 1 типизированы и для них выбраны центробежные вентиляторы, выпускаемые промышленностью комплектно с электродвигателем и виброизолирующим основанием.

    Эжекторы высокого давления

    Эжектирующие аппараты высокого давления классифицируют по степени сжатия (отношению конечного давления смеси р к начальному эжектируемому рн) и степени расширения рабочего потока (отношению начального давления перед соплом рр к конечному за соплом рн и разделяют на три группы:

    • газоструйные компрессоры, имеющие большую степень расширения и умеренную степень сжатия;
    • газо(паро)струйные эжекторы, имеющие большую степень сжатия при большой степени расширения;
    • газо(паро)струйные инжекторы, имеющие большую степень расширения и малую степень сжатия.

    Вторую группу аппаратов применяют для поддержания глубокого вакуума; при степени сжатия pс/pн>2,5 их применяют в конденсационных установках паровых турбин и в пароэжекторных холодильных установках. Оптимальной для них является коническая камера смешения.

    Области применения

    Эжекторное оборудование нашло свое широкое применение в эжекционных системах охлаждения двигателей, в паротурбинных установках, в эксгаустерах, в кондиционерах и даже в простых пульверизаторах. Эжекторы используются для вентиляции помещений, для откачки горячих газов, для выведения из многочисленных установок отработанных газов, для всасывания атмосферного воздуха через радиатор, для распыления масел и мазута в форсунках. Эжекторные устройства применяются для вентилирования помещений движущихся объектов, которыми являются вагоны поездов, салоны автомобилей, каюты кораблей.

    В случае движущихся объектов в конструкции эжектора применяется конфузор, который имеет обратные диффузору параметры и некоторые конструктивные различия. Поток воздуха, движущийся навстречу эжектору, имеет скорость движения транспорта. При этом движении в конфузор эжектора попадает небольшая масса воздуха. В некоторой части эжектора создается давление ниже, чем в помещении. Соответственно воздух из помещения направляется по отводящей трубке, где его подхватывает струя эжектирующего потока, которая в последующем выводит его наружу. Чем выше скорость движения транспорта, тем эффективнее работает система эжектора. Устройство может работать при наличии ветровой нагрузки и в стационарном режиме.

    ВЕРТОЛЕТНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С УРОВНЕМ ШУМА, ПОНИЖАЕМЫМ С ПОМОЩЬЮ ШУМОГЛУШИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЖЕКТОРА

    Вертолетный газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания, турбину, забирающую продукты сгорания, выпускаемые из камеры сгорания, выхлопной патрубок, часть которого образует диффузор, присоединенный сзади по потоку относительно турбины, и эжектор. Передняя по потоку часть эжектора окружает задний по потоку конец диффузора и образует совместно с ним выпускной канал для потока охлаждающего воздуха наружного контура. Эжектор продолжается в заднем по потоку направлении дальше заднего по потоку конца диффузора. Выпускной канал имеет кольцевую форму, образованную передней по потоку частью эжектора и задним по потоку концом диффузора. Задний по потоку конец диффузора имеет не лепестковую форму, посредством чего вторичный поток охлаждающего воздуха, выходящий через кольцевой выпускной канал, протекает вдоль наружной поверхности эжектора. Эжектор имеет стенку, образующую внутреннюю поверхность эжектора, по меньшей мере, частично образованную шумоглушителем, рассчитанным на глушение звуковых частот, генерируемых при вращении турбины и/или при работе камеры сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность глушения шума без увеличения массы двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

    1. Вертолетный газотурбинный двигатель, содержащий камеру сгорания (14), по меньшей мере, одну турбину (16, 20), расположенную сзади по потоку относительно камеры сгорания и забирающую газообразные продукты сгорания, выпускаемые из камеры сгорания, выхлопной патрубок, часть которого образует диффузор (26), присоединенный сзади по потоку относительно турбины, в направлении потока газообразных продуктов сгорания, и эжектор (30), передняя по потоку часть которого окружает задний по потоку конец диффузора и образует совместно с ним выпускной канал (32) для потока охлаждающего воздуха наружного контура отсека двигателя, причем эжектор продолжается в заднем по потоку направлении дальше заднего по потоку конца диффузора,
    причем выпускной канал (32) имеет кольцевую форму, образованную передней по потоку частью эжектора (30) и задним по потоку концом диффузора (26), который имеет нелепестковую форму, посредством чего вторичный поток охлаждающего воздуха, выходящий через кольцевой выпускной канал (32), протекает вдоль наружной поверхности эжектора (30),
    при этом эжектор (30) имеет стенку, образующую внутреннюю поверхность эжектора, по меньшей мере, частично образованную шумоглушителем (34), рассчитанным на глушение звуковых частот, генерируемых при вращении турбин(ы) (16, 20) и/или при работе камеры (14) сгорания. 2. Вертолетный двигатель по п.1, в котором шумоглушитель (34) образован резонатором Гельмгольца. 3. Вертолетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что шумоглушитель (34) изготовлен из металлического материала на основе титана. 4. Вертолетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что соотношение осевых длин эжектора (30) и диффузора (26) составляет, по меньшей мере, 1:1.

    Область и уровень техники

    Изобретение относится к газотурбинным вертолетным двигателям.

    В результате мер, предпринятых для снижения шума, создаваемого вращением лопастей несущего винта вертолета, заявитель обнаружил, что шум газотурбинных двигателей составляет значительную часть общего уровня шума вертолета.

    Следовательно, ощутимое дополнительное снижение шума может быть достигнуто подавлением шума самих газотурбинных двигателей.

    С этой целью, согласно ЕР 1010884 предложено снабдить стенки многоканального выхлопного патрубка, забирающего выходящий из турбины газ, звукопоглощающим покрытием. Ввиду параметров звуковых частот, подлежащих ослаблению, покрытие является относительно толстым и имеет значительную массу, к тому же материал покрытия должен выдерживать температуру первичного потока, выходящего из турбины. Кроме того, толщина покрытия не позволяет обеспечить для газового потока из турбины достаточную аспирацию возможного вторичного потока, используемого для охлаждения отсека двигателя, через канал, окружающий выхлопной патрубок, вследствие чего звукопоглощающая обработка выхлопного патрубка не совместима с нормальным функционированием эжектора.

    Читать еще:  Что такое двигатель репульсин

    Цель и сущность изобретения

    Технической задачей изобретения является устранение упомянутых недостатков и для этого предложен вертолетный газотурбинный двигатель с камерой сгорания, по меньшей мере, одной турбиной, расположенной сзади по потоку от камеры сгорания и забирающей газообразные продукты сгорания, выделяемые последней, выхлопной патрубок, часть которого образует диффузор, присоединенный сзади по потоку относительно турбины, и эжектор, передняя по потоку часть которого окружает задний по потоку конец диффузора и образует совместно с ним выпускной канал для вторичного потока охлаждающего воздуха отсека двигателя, причем эжектор продолжается назад по потоку дальше заднего по потоку конца диффузора и содержит стенку, по меньшей мере, частично образованную шумоглушителем, рассчитанным на глушение звуковых частот, исходящих от турбин(ы) и/или камеры сгорания.

    В газотурбинном вертолетном двигателе скорость выброса газов, выходящих из турбины, максимально снижена с целью оптимизации преобразования энергии газов в механическую энергию. Уровень шума в области выпускного отверстия выхлопного патрубка, следовательно, обусловлен в основном вращением деталей двигателя, в особенности турбин(ы), то есть ближайшей вращающейся части, а также работой камеры сгорания. Поэтому сделав из стенки эжектора шумоглушитель, работающий в определенном диапазоне звуковых частот, вырабатываемых при вращении турбин(ы) и/или при работе камеры сгорания, можно достичь эффективного снижения уровня шума, при этом вторичный поток предохраняет стенку эжектора от воздействия выходящих из турбины горячих газов.

    Шумоглушитель, следовательно, может быть изготовлен из легкого металлического материала, например, на основе титана, т.е. из титана или титанового сплава, так что присутствие шумоглушителя не ухудшает конструкцию с точки зрения массы. Кроме того, в области эжектора достаточно места для шумоглушителя в виде, например, резонатора Гельмгольца толщиной в несколько сантиметров, рассчитанного на подавление частот от нескольких сотен герц до нескольких килогерц, порождаемых при работе турбин(ы) и камеры сгорания, без влияния на работу эжектора.

    Следует отметить, что задача шумоподавления на выходе газовой турбины вертолетного двигателя совершенно отлична от аналогичной задачи, связанной с газовой турбиной самолетного двигателя. В случае с самолетным газотурбинным двигателем стоит задача обеспечения реактивной силы, для чего необходимо выталкивание большой массы газа с большой скоростью. Возникающий при этом шум состоит в основном из шума газовой струи, против которого бесполезен шумоглушитель в стенке канала.

    Краткое описание чертежей

    Для лучшего понимания изобретения следует прочесть следующее далее подробное описание, приведенное лишь в качестве руководства, но не подразумевающее ограничений, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

    фиг.1 — схематичный вид вертолетного газотурбинного двигателя, и

    фиг.2 — местный вид диффузора и эжектора вертолетного двигателя согласно варианту осуществления изобретения.

    Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

    На фиг.1 схематично показан вертолетный газотурбинный двигатель, содержащий компрессорную ступень 10 (например, центробежный компрессор), забирающую наружный воздух из кольцевого канала 12 подачи воздуха, кольцевую камеру 14 сгорания (например, противоточную), снабженную инжекторами (не показанными на чертеже), в которую подается топливо и первичный воздух из компрессора, турбину 16 для приведения в действие компрессора 10, соединенную с последним посредством вала 18, и силовую турбину 20 (например, одноступенчатую), соединенную посредством вала 22 с зубчатым механизмом, подающим механическую энергию на выходной вал 24, причем валы 18 и 22 соосны.

    В направлении назад по потоку, т.е. в направлении (по стрелке F) потока газов, выходящих из камеры сгорания, силовую турбину 20 продолжает выхлопной патрубок, содержащий диффузор 26 и эжектор 30 (фиг.2).

    Диффузор 26 забирает горячий первичный газовый поток, выходящий из силовой турбины 20, и вместе с эжектором 30 замедляет его таким образом, чтобы энергия газов, проходящих сквозь турбину 16, в наибольшей степени преобразовывалась в механическую энергию, передаваемую выходному валу. Эжектор изогнут, по меньшей мере, у заднего по потоку конца (известным способом), чтобы препятствовать направлению потока выходящих газов вдоль линии центров двигателя в заднюю часть вертолета.

    С переднего по потоку конца эжектор 30 прикреплен к корпусу двигателя (не показанному на чертеже) и окружает задний по потоку конец диффузора 26, обеспечивая кольцевой зазор 32. «Холодный» вторичный воздушный поток, используемый для охлаждения оборудования, расположенного в отсеке двигателя, проходит вокруг камеры сгорания, турбин 16, 20 и диффузора 26 в сборе. Диффузор имеет «прямую» форму, в отличие от «лепестковой» формы, используемой для смешения первичного и вторичного газовых потоков. Таким образом, вторичный газовый поток выходит через зазор 32 и протекает вдоль наружной поверхности эжектора 30. Выходу вторичного газового потока способствует эффект аспирации, вызываемый первичным газовым потоком на выходе диффузора.

    С внутренней стороны эжектор содержит стенку, образованную шумоглушителем 34 и простирающуюся, по меньшей мере, на часть длины эжектора. Из соображений удобства изготовления шумоглушитель 34 может быть выполнен из нескольких последовательно примыкающих друг к другу частей.

    Как подробно показано на фиг.2, шумоглушитель может быть образован набором примыкающих друг к другу полостей или ячеек 34а, разделенных стенками 34b, образуя, например, сотовую структуру. Стенки 34b идут перпендикулярно поверхности эжектора, от задней стороны 34 с, образованной герметичной жесткой пластиной или листом (не пропускающими звуковые волны), до передней стороны 34b, образованной пластиной или листом, пропускающими звуковые волны. Передняя пластина или лист 34d может содержать, например, перфорацию. Также можно использовать звукопроницаемую пористую пластину или лист, пропускающие звуковые волны, подлежащие глушению.

    Глубина полостей 34а (расстояние между передней и задней сторонами) выбирается в зависимости от длины звуковых волн, подлежащих глушению. Последние, генерируемые в основном турбинами 16, 20 или камерой сгорания 14, имеют частоту от нескольких сотен герц до нескольких килогерц, что требует глубины полости (составляющей четверть длины волны) в несколько сантиметров.

    Благодаря тому что эжектор омывается с внутренней стороны «холодным» вторичным потоком, материал шумоглушителя можно выбирать из достаточно большого ряда, в основном из легких материалов. Например, можно использовать титан. Также можно выбрать другие металлы или неметаллические материалы.

    Для осуществления наилучшего возможного глушения шума желательно, чтобы шумоглушитель продолжался по всей длине эжектора и чтобы его длина превышала длину диффузора. Может быть выбрано соотношение длин эжектора и диффузора не менее 1:1.

    Описанная конструкция шумоглушителя принадлежит к типу, известному как глушитель Гельмгольца, но можно использовать другие типы глушителей, выполненные, например, из вспененных или керамических, а также пористых металлических материалов.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector