автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Совершенствование теплового состояния жаровых труб и температурного поля на выходе высокофорсированных камер сгорания энергетических газотурбинных установок

На правах рукописи

Хайрулин Сергей Масхутович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ЖАРОВЫХ ТРУБ И ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ НА ВЫХОДЕ ВЫСОКОФОРСИРОВАННЫХ КАМЕР СГОРАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Специальность: 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные турбоустановки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2004г.

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" на кафедре Турбинные двигатели и установки

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Рассохин Виктор Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Рундыгин Юрий Александрович

кандидат технических наук,

доцент Митрофанов Валерий Александрович

Ведущая организация:

ОАО "НПО ЦКТИ" (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится " Т' " ^ВКО^рЯ 2004 г. в час. на заседании диссертационного Совета Д 212.229.06 в ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29, _, ауд. 226~

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ГОУ "СПбГПУ". Автореферат разослан" 4 " Н0#~сГрЯ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

240&

мшз

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Согласно прогнозам специалистов, в течение всего наступившего столетия органические виды топлива будут играть определяющую роль в выработке электрической и тепловой энергии во всем мире. При этом зарубежный и российский опыт показывает, что по технико-экономическим показателям альтернативы использованию топлива в комбинированных парогазовых установках сегодня нет и в ближайшие 30 лет не предвидится. В связи с этим в настоящее время наблюдается рост потребностей в высокоэффективных газотурбинных установках (ГТУ). Основным направлением по повышению эффективности ГТУ остается увеличение температуры газа на входе в турбину. Нынешний уровень температур газов перед турбинами 1100-1400°С повысится у разрабатываемых ГТУ до 1500°С.

В связи с повышением температуры газа перед турбиной актуальными остаются вопросы охлаждения жаровых труб (ЖТ) камер сгорания (КС) и получения температурного поля газа за КС с заданными характеристиками.

Существующие методы расчета температуры стенок ЖТ и оценки неравномерности температурного поля перед турбиной базируются на еще недостаточных опытных данных и не могут гарантировать получения достоверных результатов. Поэтому представляется актуальным разработка методов расчета, позволяющих уже на стадии проектирования ГТУ достаточно точно прогнозировать такие характеристики, как тепловое состояние стенки ЖТ, радиальный профиль и неравномерность температурного поля газа перед турбиной. С помощью таких методик можно значительно сократить трудоемкий и дорогостоящий процесс создания и доводки ГТУ. Кроме того, такие методики можно использовать для совершенствования рабочих характеристик уже работающих ГТУ, повышения их эксплуатационной надежности и ресурса.

Цель работы и задачи исследований:

Основная цель диссертационной работы заключается в улучшении рабочих характеристик (теплового состояния ЖТ и температурного поля газа на выходе) камер сгорания трубчато-кольцевого типа энергетических газотурбинных установок. Достижение поставленной цели связано с выполнением следующих задач:

1. Экспериментальное изучение влияния параметров рабочего процесса и конструктивных особенностей КС, а также вида топлива на тепловое состояние стенки ЖТ и характеристики температурного поля газа за КС.

2. Совершенствование методики расчета теплового состояния стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения.

3. Разработка методики оценки неравномерности температурного поля газа на выходе из КС.

>*ос. иаккоилльмля ЬИСЛИОТЕКА

4. Разработка рекомендаций и их практическое применение для совершенствования теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа на выходе трубчато-кольцевой высокофорсированной КС энергетической ГТУ.

Научная новизна:

1. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления воздуха), вида топлива, а также конструктивных особенностей на тепловое состояние стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения трубчато-кольцевой камеры сгорания энергетической ГТУ при натурных и стендовых условиях работы.

2. На основе теоретического анализа и опытных исследований получена обобщенная зависимость для определения степени черноты пламени в камерах сгорания, работающих на жидких и газообразных углеводородных топливах.

3. На основе опытных данных уточнена эмпирическая формула по определению эффективной температуры излучения пламени применительно к исследованному типу камер сгорания.

4. Предложена усовершенствованная в части определения теплового излучения продуктов сгорания методика расчета теплового состояния стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения, учитывающая влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления воздуха), вида топлива, а также конструктивных особенностей.

5. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (коэффициента избытка воздуха, давления), вида топлива, а также конструктивных особенностей на температурное поле газа на выходе из трубчато-кольцевой КС энергетической ГТУ при натурных и стендовых условиях работы.

6. Получена эмпирическая зависимость для оценки относительной неравномерности температурного поля газа на выходе из КС исследованного типа, отличающаяся тем, что учитывает влияние давления в КС, влияние каждого ряда струй первичного и вторичного воздуха а также относительное распределение воздуха между фронтовым устройством, охлаждающими, дожигающими и смесительными отверстиями ЖТ.

Достоверность результатов и справедливость разработанных методик основывается на: надежности экспериментальных данных, полученных независимо друг от друга на стенде и на действующей ГТУ и хорошо согласующихся между собой и с данными других исследований, опубликованными в печати; хорошей воспроизводимости результатов опытов; совпадении результатов расчетов с опытными данными.

Практическая ценность. Разработанные методики расчета позволяют достаточно точно прогнозировать тепловое состояние стенки ЖТ камеры сгорания, оценивать неравномерность температурного поля газа за КС,

благодаря чему можно сократить трудоемкий и дорогостоящий процесс создания и доводки ГТУ. Полученные экспериментальные зависимости создают основу для совершенствования рабочих характеристик камер сгорания ГТУ, повышения их эксплуатационной надежности и ресурса.

Личный вклад автора.

1. Подготовка и проведение опытов.

2. Обработка и анализ экспериментальных данных, получение эмпирических зависимостей.

3. Разработка программ и методик расчета.

4. Проведение расчетов и сравнение их с опытными данными.

5. Разработка и внедрение модернизированной конструкции ЖТ на энергетической газотурбинной установке ГТЭ-150.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа за КС, проведенных на стенде и на действующей ГТУ.

2. Предложенный метод и расчетные формулы по определению теплового состояния стенки ЖТ.

3. Предложенную методику оценки неравномерности температурного поля газа за КС.

Реализация результатов работы. На основе материалов настоящей работы филиалом ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге разработана и внедрена Модернизированная конструкция ЖТ камеры сгорания энергетической газотурбинной установки ГТЭ-150. Материалы настоящей работы использовались при расчете камер сгорания для разрабатываемых филиалом ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге энергетических газотурбинных установок ГТЭ-180, ГТЭ-65.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены: на VII Всероссийских туполевских чтениях студентов «Актуальные проблемы авиастроения» (Казань, 1996 г.); на XXXV Коллоквиуме по машиностроению «ТигЬотажЫпеп т Епещ1еап^еп» (Дрезден, 2003 г.); на О научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин «Результаты и перспективы применения авиаприводных ГТУ и опыта их разработки в энергетике и промышленности» (Уфа, 2004 г.); на семинаре всероссийского научно-технического общества судостроителей ЦНИИ им. Крылова (Санкт-Петербург, 2004 г.); на семинарах научно-технического совета филиала ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырех печатных работах и трех отчетах о НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, содержит 158 страниц текста, 65 рисунков, 10 таблиц и списка литературы из 92-х наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы и сформулированы цели диссертационной работы.

В первой главе приведен обзор современных методов охлаждения КС энергетических ГТУ: щелевого струйно-заградительного, пористого, эффузионного, импактного, импактно-эффузионного. Рассмотрено влияние основных факторов на тепловое состояние стенки ЖТ и характеристики температурного поля газа за КС. Проанализированы существующие методики расчета теплового состояния стенки ЖТ и характеристик температурного поля газа за КС.

В завершении главы на основании анализа литературных данных для достижения поставленных целей работы сформулированы следующие задачи исследований:

1. Экспериментальное изучение влияния параметров рабочего процесса и конструктивных особенностей КС, а также вида топлива на тепловое состояние стенки ЖТ и характеристики температурного поля газа за КС.

2. Совершенствование методики расчета теплового состояния стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения.

3. Разработка методики оценки неравномерности температурного поля газа на выходе из КС.

4. Разработка рекомендаций и их практическое применение для совершенствования теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа на выходе трубчато-кольцевой высокофорсированной КС энергетической ГТУ.

Во второй главе приводится описание объекта исследований, испытательного стенда, методика проведения испытаний на стенде и в составе энергетической ГТУ, методика обработки результатов испытаний.

Объектом исследований являлась трубчато-кольцевая противоточная высокофорсированная КС газотурбинной энергетической установки ГТЭ-150 производства Ленинградского металлического завода. Основные рабочие параметры КС представлены в табл. 1.

Таблица 1. Рабочие параметры камеры сгорания ГТЭ-150 на номинальном режиме при

стандартных атмосферных условиях

Расход воздуха через камеру сгорания, кг/с 519

Давление воздуха перед камерой сгорания, МПа 1,25

Температура воздуха перед камерой сгорания, °С 387

Температура газа за камерой сгорания, "С 1100

Расход топлива на камеру сгорания, кг/с 11,22

Теплонапряженность сечения, Вт/^Па) 203

Расход распиливающего воздуха, кг/с 13,8

Давление распиливающего воздуха на выходе КПР, МПа 2,177

Температура распиливающего воздуха на выходе КПР, °С 100

Экспериментальная часть работы выполнена на стенде лаборатории камер сгорания ОАО «НПО ЦКТИ» и на действующей газотурбинной установке ГТЭ-150 на ГРЭС-3 МОСЭНЕРГО.

Стенд ОАО «НПО ЦКТИ» рассчитан на сжигание до 350 кг/ч жидкого топлива, при расходе воздуха до 30000 кг/ч и давлении до 0,3 МПа. Испытательный отсек сконструирован применительно к компоновочным решениям газотурбинной установки ГТЭ-150 и исследованию элементов КС, имеющих натурные размеры. В ходе работы было проведено 50 комплексных испытаний на стенде и 15 испытаний на действующей ГТУ. В опытах исследовались температура и состав продуктов сгорания по сечениям ЖТ (только на стенде), температурное поле на выходе из КС, температурное состояние стенки ЖТ. Было исследовано два варианта ЖТ, отличающихся распределением первичного, вторичного и охлаждающего воздуха по длине трубы (см. рис. 1).

В третьей главе представлены результаты испытаний, их анализ и обсуждение.

Проведение опытов при различном давлении в КС (но при неизменной температуре воздуха, температуре продуктов сгорания и теплонапряженности) позволило установить влияние давления на характер выгорания дизельного топлива. Рост давления в камере приводит к некоторому снижению скорости сгорания топлива в головной ее части. Однако далее по ходу движения газов растущий темп выгорания компенсирует временное его торможение в начале процесса. Во всех случаях полнота сгорания жидкого топлива в пределах ЖТ составила не менее 99,9 %.

Результаты проведенных испытаний хорошо описываются полученной ранее в НПО ЦКТИ зависимостью полноты сгорания Т|г в рассматриваемом

поперечном сечении ЖТ от давления, коэффициента избытка воздуха и расстояния от горелочного устройства:

„ ='Т0,МРкс1а Ч г Чт >

(1)

где а- коэффициент избытка воздуха в рассматриваемом поперечном сечении ЖТ; - нормальное атмосферное давление;

расстояние от среза форсунки до рассматриваемого сечения; 1 - расстояние от среза форсунки до рассматриваемого сечения;

зоны выгорания факела, за которую принято расстояние от среза форсунки до сечения, в котором полнота сгорания составляет

Зависимость (1) далее используется в разработанной методике расчета теплового состояния стенки жаровой трубы.

Натурные испытания исходного варианта ЖТ показали, что радиальный профиль температуры газа на выходе из КС имеет выпуклый профиль с максимумом примерно на середине высоты сечения газосборника (см. рис. 2). Относительная неравномерность температурного поля газа за КС составляет от 35 до 38 % (см. рис. 3). Величина относительной радиальной неравномерности 8 рассчитывалась по формуле:

е=Лм«с (гср ,100О/о

(2)

где измеренная температура продуктов сгорания;

среднемассовая температура продуктов сгорания; воздуха на

входе в КС.

Анализ конструктивных характеристик жаровой трубы и результатов гидравлического расчета позволил определить причины столь высокой неравномерности. Для устранения этих причин необходимо было изменить распределение охлаждающего и дожигающего воздуха. В связи с этим был проведен расчетный анализ ряда вариантов модернизации ЖТ камеры сгорания с использованием методики, представленной в четвертой главе рассматриваемой диссертации. Для модернизации существующей конструкции ЖТ был выбран наиболее оптимальный вариант (см. рис. 1).

Проведенные стендовые и натурные испытания показали (см. рис. 2), что КС с модернизированной ЖТ (вариант №2) имеет значительно более равномерный и менее выпуклый радиальный профиль по сравнению с исходной (вариант №1). Относительная радиальная неравномерность температурного поля газа за модернизированной КС на всех режимах примерно в 2 раза ниже, чем за исходной и не превышает 20% на номинальном режиме (см. рис. 3).

При анализе экспериментальных данных рассматривалось влияние на температурное поле газа следующих факторов: отношения скоростных напоров втекающих струй и основного потока горячего газа , длины пути

б

45 § 40

I i30

H*

¡ho

* 8. 15

ce 13

P >= || 10

«:

i*

750 850 950 1050 tp °C

Рис. 2, Радиальные эпюры температурного поля газа за КС при натурных испытаниях на различных режимах: 1,2- исходная ЖТ (вариант №1); 1 - а = 4,7, tr ср = 865 °С;

2 - а = 5,7, tr ср = 784 °С; 3, 4, 5, 6 -модернизированная ЖТ (вариант №2);

3 - а = 4,2, tr ср = 996 °С; 4 - а = 4,9, tr ср = 86¡°C; fi - а = 5,9, tr ср = 775°С; 6 — а = 9,1, trCp= 603 °С

0 50 100

Нагрузка, %

Рис. 3. Зависимость относительной радиальной неравномерности температурного поля газа за КС от нагрузки: 1, 2 -натурные испытания на дизельном топливе исходной (вариант №1) и модернизированной (вариант №2) ЖТ соответственно; 3, 4 - стендовые испытания модернизированной ЖТ (вариант №2) на дизельном топливе и природном газе соответственно

перемешивания Б/с^, коэффициента избытка воздуха, давления в КС. В проводившихся опытах угол ввода струи не изменялся и составлял 90°. Форма отверстий также не изменялась.

Аппроксимация опытных данных дала следующую зависимость относительной неравномерности температурного поля газа за КС от основных конструктивных и режимных параметров:

0 = Л а"0'2 Р«3

Фр

vus

G

V "в У

G„

\ 0,9

G.

1-

Н,

\0,7

R

ЖТ у

ora i

0,6

G„

(3)

где А=1,3 для дизельного топлива; А=1,1 для газообразного топлива; вфр- расход воздуха через фронтовое устройство; Оом - расход воздуха через охлаждающие отверстия; О™; -расход воздуха через 1-й ряд дожигающих отверстий; Ов- общий расход воздуха через КС; в; - длина пути перемешивания ьго ряда отверстий (расстояние от оси отверстий до выходного сечения ЖТ); с!^. - диаметр отверстий ¡-го ряда; НДжт - относительная глубина проникновения струй, рассчитывалась по формуле

где Н,- глубина проникновения оси струи, м; Лжт - радиус жаровой трубы; Оотш _ расход воздуха через отверстия ¡-го ряда; Woтвl _ скорость воздуха в отверстиях Л-го ряда; Gr - расход газа в данном сечении; Wr - скорость газа в данном поперечном сечении ЖТ; р г - плотность газа; рв - плотность воздуха.

Отличительной особенностью предлагаемой зависимости является то, что она учитывает влияние распределения воздуха по отверстиям ЖТ: относительный расход воздуха через фронтовое устройство, на охлаждение, а также влияние каждого ряда струй первичного и вторичного воздуха.

Формула (3) дает хорошее совпадение с опытными данными (см. рис. 4) для обоих исследованных вариантов ЖТ как при натурных, так и при стендовых испытаниях. Значительные расхождения зависимость (3) дает только для стендовых испытаний КС на дизельном топливе на малых нагрузках из-за влияния «коллекторного эффекта».

Измерения заброса температуры газа перед турбиной в момент зажигания

при натурных испытаниях показали, что уровень заброса температуры газа перед турбиной в исходной КС составляет 680°С, а в модернизированной - 570°С, т.е. на 110°С ниже.

Влияние температуры газа на температуру стенки ЖТ представлено на рис. 5. Видно, что с ростом температуры газа пропорционально растет и температура стенки. При этом характер её распределения по длине остается неизменным.

Влияние вида топлива на температуру стенки ЖТ представлено на рис. 6. Рассматривая распределение температуры стенки ЖТ при стендовых испытаниях на природном газе, можно сказать, что характер её изменения по длине ЖТ тот же что и при испытаниях на дизельном топливе. Наиболее горячей является также вторая обечайка.

0,40

0,35

0,30

р 0,25 0)

|0,20 ® 0,15 0,10 0,05

0,00

.4

1

/

г \ /

£

А 4

*

0,00

0,10 0,20 0,30 6 (опытные данные)

0,40

Рис. 4. Сравнение рассчитанных по формуле (3) значений неравномерности температурного поля за КС, с опытными данными: 1- натурные испытания ЖТ №1 на дизельном топливе; 2-натурные испытания ЖТ №2 на дизельном топливе; 3- стендовые испытания ЖТ №2 на дизельном топливе; 4- стендовые испытания ЖТ №2 на природном газе

tcr/C

Рис 5 Распределение температуры стенки вдоль ЖТ (вариант №2) при различной температуре газа на выходе Стендовые испытания на дизельном топливе Рв=1<кт=137 кПа, 1.= 1<1ет=370°С 1- ^ ср=1062 °С, и?= 218 Вт/(м2 Па), 2- X, ср=912 "С, иР= 135 Вт/(м2 Па), 3- 1гср=772 'С, ир= 109 Вт/(ма Па)

Wie ■ °С

Рис 6 Влияние вида топлива на темпера!уру стенки ЖТ (вариант №2) при стендовых испытаниях 1- дизельное топливо, trcp=1093 °С, tB= 380°С, Р»= 194 кПа, Ur= 205 Вт/(м2 Па), 2-топливо-природный газ, trcp=l 127 "С, t,= 390°С, Р»=186 кПа, Ur= 194 Вт/(м2 Па)

Однако видно, что температура стенки ЖТ при работе на природном газе заметно ниже, чем на дизельном топливе.

Обобщение результатов испытаний, полученных на стенде и в составе ГТУ, показало, что с ростом давления в КС избыточная температура стенки ЖТ

( 0И2 j° 53

растет пропорционально РКс *с

Сравнивая распределение избыточной температуры стенки по длине ЖТ двух вариантов на одинаковых режимах (см. рис. 7), можно сделать вывод, что модернизированный вариант ЖТ (вариант №2) имеет меньшую максимальную температуру стенки, меньший градиент температуры, более равномерное распределение температуры по длине ЖТ.

«оЛ. 'С

300

250

200

150

100

50

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 L/D*T

Рис. 7. Сравнение двух вариантов жаровой трубы по избыточной температуре стенки при натурных испытаниях на дизельном топливе: 1- ЖТ вариант Xsl, tr ср= 990 °С, t,= 367°С; 2- ЖТ вариант №2, tr ср= 950 °С, t,= 350°С

В четвертой главе на основе анализа современного состояния теории теплообмена и полученных экспериментальных данных предложены расчетные формулы для определения таких характеристик, как концентрация сажи в рассматриваемом поперечном сечении ЖТ, коэффициент ослабления луча сажистыми частицами, степень черноты факела, коэффициент макронеравномерности температуры, коэффициент микронеравномерности температуры, эффективная температура излучения факела. Представлена усовершенствованная методика расчета теплового состояния стенки ЖТ.

Тепловое состояние стенки ЖТ определяется закономерностями подвода к ней и отвода от неё теплоты. Учитывая, что перенос теплоты в стенке в окружном и продольном направлениях теплопроводностью пренебрежимо мал, для элемента стенки в каждом поперечном сечении ЖТ можно записать уравнение теплового баланса:

qin + qiK=q2fl+q2K, (5)

и конвективный тепловые потоки от газа, воспринятые стенкой ЖТ; q2jI - лучистый тепловой поток от стенки ЖТ, воспринятый стенкой корпуса КС; q2l - конвективный тепловой поток от стенки ЖТ к воздуху в кольцевом канале.

Определение теплового состояния стенки заключается в нахождении всех составляющих уравнения теплового баланса и решении его относительно температуры стенки.

Значительное влияние на тепловое состояние стенки ЖТ оказывает тепловое излучение пламени. При расчете температуры стенки важно правильно определить влияние конструктивных особенностей и рабочих параметров процесса в КС на лучистый тепловой поток от продуктов сгорания.

При расчете лучистой составляющей теплового потока воспринятой стенкой ЖТ с внутренней стороны использовались материалы исследований, выполненных в ЦКТИ, которые были уточнены и обобщены на основе проведенных опытов.

Лучистый тепловой поток от продуктов сгорания в рассматриваемом сечении ЖТ, воспринятый стенкой Ци определяется по известной формуле:

где постоянная Стефана- Больцмана

(экспериментальное значение); Тс-! - температура стенки с внутренней стороны ЖТ, К; температура продуктов сгорания,

эффективная степень черноты поверхности стенки ЖТ, обращенной к пламени; черноты газа (продуктов сгорания).

Полусферическая интегральная степень черноты газа в рассматриваемом сечении ЖТ. ег на некоторой эффективной длине пути луча 8эф может быть определена по формуле:

ег=1-ехр(- и), (7)

где (плотность) излучающей среды;

Кс - коэффициент ослабления луча сажистыми частицами в рассматриваемом сечении ЖТ; Кг- коэффициент ослабления луча трёхатомными газами (С02 и Н20) в рассматриваемом сечении ЖТ.

Коэффициент Кг можно определить с помощью известных номограмм X. Хоттеля, X. Мангельсдорфа и В. Смита, составленных для нахождения степени черноты несветящихся газов.

Основные трудности при определении степени черноты газа связаны с нахождением коэффициента Кс. Ранее установлено, что коэффициент ослабления луча сажистыми частицами пропорционален их концентрации на рассматриваемой длине пути луча (толщине излучающего слоя):

Кс=А-Сс, (8)

где А - коэффициент пропорциональности, называемый эффективным сечением ослабления, м2/кг; Сс - массовая концентрация частиц сажи в рассматриваемом сечении ЖТ, кг/м3.

Экспериментальные исследования позволили вывести эмпирическую зависимость для определения массовой концентрации частиц сажи в некотором поперечном сечении ЖТ:

где Ь0 - стехиометрический коэффициент топлива; С, Н - массовое содержание в топливе углерода и водорода соответственно, Тг - среднемассовая температура газа в рассматриваемом поперечном сечении ЖТ. Зависимость (9) справедлива для жидких и газообразных углеводородных топлив.

Измерения интенсивности излучения пламени в КС позволили вывести расчетное выражение для эффективного сечения ослабления:

А=0,219ТГ''09.

(10)

Таким образом, с учетом (8), (9), (10), формула для определения коэффициента ослабления луча сажистыми частицами принимает вид:

При расчете лучистого теплового потока целесообразно пользоваться эффективной температурой излучения пламени (продуктов сгорания). Под эффективной температурой излучения пламени будем понимать равномерную температуру некоторого идеализированного пламени, излучающие (поглощающие) компоненты которого распределены равномерно, а интенсивность излучения на некоторой длине луча равна интенсивности излучения реального пламени на той же длине луча в рассматриваемом направлении. Причем поглощательная способность идеализированного и реального пламени на упомянутой длине луча одинакова.

Следуя разработанной в НПО ЦКТИ методологии инженерного расчета теплового излучения продуктов сгорания в высокофорсированных топочных устройствах, представим формулу для вычисления эффективной температуры излучения Тг эф в виде:

Здесь отражающие влияние неравномерности температурного

поля газа в рассматриваемом сечении на эффект его теплового излучения.

Функция Е, называемая коэффициентом макронеравномерности температуры, учитывает влияние изменения температуры по радиусу ЖТ. Для расчета коэффициента макронеравномерности предлагается следующая формула, полученная на основании стендовых испытаний, проведенных в НПО ЦКТИ и расчетно-аналитических исследований:

10

^(к-Т/Г,)0-1

где Тв - температура воздуха на входе в КС.

Смысл уравнения (13) заключается в том, что свойственное камерам сгорания падение температуры газа в пристенных областях обусловливает поглощение ими лучистой энергии, испускаемой центральными высокотемпературными участками пламени. Этот эффект возрастает с увеличением оптической плотности продуктов сгорания и градиента температуры на границе факела, о котором можно судить по отношению Тг /Тв.

Функция называемая коэффициентом микронеравномерности температуры, учитывает влияние собственно процесса горения топлива в ЖТ, а также пульсационные явления. В объёме ЖТ встречаются микрозоны с коэффициентами избытка воздуха а=1 и а=оо. Соответственно и горение в этих микрозонах происходит при температурах, значительно отличающихся от Тг.

Экспериментальные исследования позволили вывести формулу для коэффициента микронеравномерности:

_у

' О4)

* г

где Т^1- температура продуктов сгорания, подсчитанная при а=1; к- коэффициент (к=0,4 при а < 1; к=0,25 при а > 1).

Множитель (1-г|г) в формуле (14) характеризует относительное число возможных микрозон с повышенной температурой Т"4. В сечениях ЖТ, где горение завершилось (г|г=ЬХи зоны отсутствуют. Чем ближе рассматриваемое сечение к форсунке, чем больше давление в КС и ниже температура воздуха, тем выше значение (1-т]г), тем больше образуется, при прочих одинаковых условиях, микрозон с повышенной температурой.

Множитель —~—- характеризует относительную разность максимальной и

средней температур. Ясно, что рост —^—- должен привести к росту

Расчет конвективного теплового потока с внутренней стороны ЖТ сводится к нахождению параметров газа в пристенном пограничном слое огневой стороны обечайки. В основу соотношений для определения параметров газа в пристенной зоне положен экспериментальный факт автомодельности (подобия) профилей избыточных скоростей и температур в зоне смешения двух потоков- относительно холодного воздуха, поступающего через зазоры между обечайками, и основного потока газа. В методике используются расчетные уравнения для определения скорости и температуры на границе пристенного

теплового пограничного слоя, полученные ранее в ЦИАМ в специальных исследованиях по струйно-заградительному охлаждению.

В пятой главе представлены результаты расчета теплового состояния стенки ЖТ по предложенной методике на различных нагрузках и их сравнение с опытными данными.

С помощью предлагаемой методики была проведена расчетная проработка различных вариантов ЖТ. Целью данной проработки являлся поиск такого варианта ЖТ, который при сохранении основных размеров существующей конструкции (диаметр, длина, размеры обечаек) позволил бы улучшить рабочие характеристики КС (равномерность температурного поля газа за КС, тепловое состояние стенки ЖТ, заброс температуры газа перед турбиной при зажигании). На основе проведенной проработки был выбран вариант модернизации ЖТ (вариант №2), который впоследствии был испытан на стенде и в составе ГТУ. На рис. 8 представлены расчетные характеристики этого варианта и их сравнение с результатами натурных испытаний.

Проведенный анализ показал, что предлагаемая расчетная модель адекватно отражает физику процесса теплообмена и учитывает все важные конструктивные особенности объекта. Результаты расчета хорошо совпадают с опытными данными.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе расчетов с помощью разработанных методик предложен вариант модернизации ЖТ трубчато-кольцевой камеры сгорания энергетической ГТУ, который при сохранении основных размеров существующей конструкции (диаметр, длина, размеры обечаек) позволил улучшить рабочие характеристики КС:

- снизить неравномерность температурного поля газа на выходе из КС с 38% до 20%;

- получить надежное зажигание КС с меньшим забросом температуры газа перед турбиной. Заброс температуры газа уменьшился с 680°С до 570°С;

- снизить температуру наиболее горячих обечаек в головной части жаровой трубы на 70... 100°С;

- уменьшить градиент температуры по длине обечаек в 2 раза.

2. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления), вида топлива, а также конструктивных особенностей на тепловое состояние стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения трубчато-кольцевой КС энергетической ГТУ. Получены опытные кривые распределения температуры стенки двух исследованных вариантов ЖТ при натурных и стендовых испытаниях на различных режимах работы на дизельном топливе и природном газе. Получены опытные зависимости максимальной избыточной температуры стенки от температуры газа для двух исследованных вариантов ЖТ на дизельном и газообразном топливе в натурных и стендовых условиях. Получена зависимость изменения избыточной температуры стенки ЖТ от изменения давления в КС в диапазоне от 100кПа до 1300 кПа.

3. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления) в трубчато-кольцевой КС и ее конструктивных особенностей, а также вида топлива на характеристики температурного поля газа на выходе из камеры. Получена эмпирическая зависимость для оценки относительной неравномерности температурного поля газа на выходе из КС исследованного типа. В диапазоне коэффициентов избытка воздуха а=3...9 и давления в КС до 1300 кПа относительное отклонение расчетных значений от опытных данных не превышает 10%.

4. На основе теоретического анализа и опытных исследований выведена обобщенная формула по определению степени черноты пламени в камерах сгорания, работающих на жидких и газообразных углеводородных топливах.

5. Уточнена формула по определению эффективной температуры излучения пламени применительно к исследованному типу камер сгорания.

Введенное уточнение позволяет на 10% повысить точность расчета температуры стенки ЖТ на участке с коэффициентом избытка воздуха а<1.

6. Предложена усовершенствованная методика расчета теплового состояния стенки жаровой трубы со струйно-заградительной системой охлаждения. Проведенные сравнения расчетов с опытными данными показали, что в диапазоне температуры газа на выходе t,.= 650...1100oCH давления в КС до 1300 кПа отклонение расчетных значений температуры стенки ЖТ от опытных не превышает 15%.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

1. Ковылов Ю.Л., Цыганов A.M., Хайрулин С.М. Линия рабочих режимов в поле характеристики камеры сгорания ПДУ/Актуальные проблемы авиастроения: Тез. докл. VII всероссийск. туполевские чтения студентов. -Казань: КазГТУ, 1996. - С.40.

2. Камера сгорания ГТЭ-150. Испытания на стенде ЦКТИ и освоение на ГРЭС-3 МОСЭНЕРГО/В.ИАнтоновский, ВААсосков, АП.Пеков, С.М.Хайрулин, С.В.Буртасов/Тр. ЦКТИ. - 2002. - Вып.284. - С.54-71

3. Pekow A., Chairulin S., Antonowsky W. Berechnung der Flammrohrtemperatur von Gasturbmenbrennkammem/yTurbomaschinen in Energieanlagen: XXXV Kraftwerkstechnisches Kolloquium. - Dresden: Technishe Universitaet Dresden, 2003. - Posterbeitrag P19

4. Рассохин ВА, Антоновский В.И., Хайрулин СМ. Определение теплового излучения пламени в камерах сгорания газотурбинных устаноюк//Результаты и перспективы применения авиаприводных ГТУ и опыта их разработки в энергетике и промышленности: Тез. докл. LI науч.-техн. сессия по проблемам газовых турбин. - М.: ОАО «ВТИ», 2004. - С.99

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать . Формат 60x84/16. Печать офсетная.

Уч. печ. л Тираж МО . Заказ №5 .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

»22067

РНБ Русский фонд

2005-4 21012

Введение.

Условные обозначения.

Глава 1. Современное состояние вопроса.

Глава 2. Методика экспериментальных исследований.

2.1. Объект исследований.

2.2. Моделирование режимов работы камеры сгорания на стенде.

2.3. Опытная установка и методика проведения испытаний.

2.4. Методика проведения испытаний камеры сгорания в составе газотурбинной установки ГТЭ-150.

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований.

3.1. Полнота сгорания топлива.

3.2. Температурное поле газа за камерой сгорания.

3.3. Режим зажигания.

3.4. Тепловое состояние стенки жаровой трубы.

Глава 4. Рекомендации по расчету теплового состояния стенок жаровых труб камер сгорания ГТУ.

Глава 5. Практическое применение рекомендаций по расчету теплового состояния стенок жаровых труб. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.

Согласно прогнозам специалистов [11, 16], в течение всего наступившего столетия органические виды топлива будут играть определяющую роль в выработке электрической и тепловой энергии во всем мире. При этом зарубежный и российский опыт показывает, что по технико-экономическим показателям альтернативы использованию топлива в комбинированных парогазовых установках (ПГУ) сегодня нет и в ближайшие 30 лет не предвидится.

По оценке специалистов, газотурбинные установки (ГТУ) отличаются меньшей стоимостью установленной мощности, невысокой себестоимостью получаемой энергии (тепловой и электрической), сокращенными сроками строительства, по сравнению с обычными ТЭС и АЭС, и значительно меньшими, чем на других ТЭС, вредными выбросами в окружающую среду.

Газотурбинные и парогазовые установки обеспечивают более высокую эффективность использования топлива: коэффициент полезного действия (КПД) у ГТУ сегодня составляет 35-38%, а у ПГУ - 52-58,5%. На разрабатываемых ПГУ нового поколения КПД достигнет 60%, а к 2015-2020гг. он может быть увеличен до 62-64%. Нынешний уровень температур газов перед турбинами 1100-1400°С повысится у разрабатываемых ГТУ до 1500°С.

В связи с повышением температуры газа перед турбиной актуальными остаются вопросы обеспечения надежности и заданного ресурса ГТУ, а также снижение вредных выбросов в атмосферу.

Тепловое состояние стенки жаровой трубы (ЖТ) оказывает определяющее влияние на надежность и ресурс камеры сгорания (КС) и ГТУ в целом. Несмотря на то, что в перспективе возможно некоторое повышение допускаемых температур деталей камеры сгорания в результате применения новых жаропрочных материалов, основным условием повышения надежности и ресурса камер сгорания является совершенствование их систем охлаждения.

Температурное поле газов перед турбиной имеет большое значение для надежности работы и ресурса лопаток турбины. Знание характеристик температурного поля необходимо для проектирования оптимальной по надежности, эффективности и экономичности системы охлаждения лопаток. Кроме того, температурное поле на входе в турбину влияет на коэффициент ее полезного действия.

В связи с вышесказанным представляется актуальным разработка методов расчета, позволяющих уже на стадии проектирования ГТУ достаточно точно прогнозировать такие характеристики, как тепловое состояние стенки ЖТ, радиальный профиль и неравномерность температурного поля газа за КС. С помощью таких методик можно значительно сократить трудоемкий и дорогостоящий процесс создания и доводки ГТУ. Кроме того, такие методики можно использовать для совершенствования рабочих характеристик уже работающих ГТУ, повышения их эксплуатационной надежности и ресурса.

Основная цель настоящей работы заключается в улучшении рабочих характеристик (теплового состояния ЖТ и температурного поля газа на выходе) камер сгорания трубчато-кольцевого типа энергетических ГТУ. Достижение поставленной цели связано с выполнением следующих задач:

1. Экспериментальное изучение влияния параметров рабочего процесса и конструктивных особенностей КС, а также вида топлива на тепловое состояние стенки ЖТ и характеристики температурного поля газа за КС.

2. Совершенствование методики расчета теплового состояния стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения.

3. Разработка методики оценки неравномерности температурного поля газа на выходе из КС.

4. Разработка рекомендаций и их практическое применение для совершенствования теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа на выходе трубчато-кольцевой высокофорсированной КС энергетической ГТУ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ л

С - объемная концентрация, кг/м ; cv - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг-К); ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг-К); D - диаметр, м;

D32 - средний заутеровский диаметр капель топлива, м; F - площадь, м2; G- массовый расход, кг/с; h - высота, м; L - длина, м;

Lo- стехиометрический коэффициент; Nu - критерий Нуссельта; Р- давление, Па; Рг - критерий Прандтля;

QPH - теплотворная способность топлива (низшая), Дж/кг; q - удельный тепловой поток, Вт/м ; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кг-К); Re - критерий Рейнольдса; Т - абсолютная температура, К; t - температура, °С;

Up - теплонапряженность поперечного сечения жаровой трубы (количество выделившегося в секунду тепла в камере сгорания, отнесенное к площади поперечного сечения жаровой трубы и к давлению продуктов сгорания), Вт/(м2 Па);

Uy — объемная теплонапряженность жаровой трубы (количество выделившегося в секунду тепла в камере сгорания, отнесенное к объему жаровой трубы и к давлению продуктов сгорания), Вт/(м3-Па);

W - скорость, м/с;

W' — среднеквадратичное значение пульсационной составляющей скорости, м/с; аг- коэффициент избытка воздуха; а — коэффициент конвективного теплообмена;

Дст - толщина стенки, м;

Атзп - толщина теплозащитного покрытия, м; в - степень черноты; т|г - полнота сгорания топлива;

0 - относительная неравномерность температурного поля перед турбиной;

X - теплопроводность, Вт/м; х - динамическая вязкость, Па-с; v - кинематическая вязкость, м /с; р- плотность, кг/м3;

7о - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2-К4); т - время, с;

Ф - относительная влажность атмосферного воздуха, %; \|/ - эффективность охлаждения стенки жаровой трубы.

Индексы

1 - внутренняя поверхность жаровой трубы;

2 - наружная поверхность жаровой трубы; атм. - атмосферный; в - воздух; г - горячий газ (продукты сгорания); жт - жаровая труба; исп. - испарение; к - конвективный; кк - кольцевой канал; корп. — корпус камеры сгорания;

КС - камера сгорания; ктс - контактное термическое сопротивление; л - лучистый; пр. - приведенный; расп. - распыливающий воздух; с - сажа; см. - смешение; ст. - стенка; т - топливо; тзп - теплозащитное покрытие; экв. - эквивалентный; А, - спектральный.

Выводы жгутов термопар наружу проводились через патрубки в корпусе камеры сгорания. Фланцы патрубков уплотнялись асбестом с жидким стеклом. Концы жгутов термопар подключались к соединительным модулям и измерительному цифровому многоканальному преобразователю (МИП) Ш 711/1И через электорокоммутатор (ЭК) с печатью на принтер. Предел измерения МИП от -20°С до 1300°С, погрешность измерения ±0,6°С (по паспорту). Максимальная скорость опроса каналов в МИП - 20 каналов в секунду.

2.4.2 Измерение температурного поля газа за камерой сгорания

Измерение радиального профиля температурного поля продуктов сгорания на выходе из переходного патрубка КС осуществлялось с помощью передвижного зонда (описание зонда изложено в разделе 2.3.3), оснащенного платина-платинородиевой термопарой типа ПР-30/6. Измерения проводились в десяти точках по высоте переходного патрубка с шагом 20 мм.

Показания термопары выводились на измерительный цифровой многоканальный преобразователь Ш 711/1И с печатью на принтер (см. рис. 2.13).

2.4.3 Определение состава продуктов сгорания

Отбор проб продуктов сгорания на выходе из переходного патрубка КС осуществлялся с помощью передвижного зонда (описание зонда изложено в разделе 2.3.3). Газовый анализ осуществлялся с помощью газового анализатора Testo-350. Технические характеристики прибора представлены в табл. 2.4. В опытах определялась концентрация кислорода (02), двуокиси углерода (СО2), монооксида углерода (СО), оксидов азота (NOx). Измерения проводились в десяти точках по высоте переходного патрубка с шагом 20 мм.

2.4.4 Измерение температурного поля газа за турбиной

Температурное поле за турбиной измерялось на четырех радиусах с помощью четырнадцати четырехточечных гребенок термопар, равномерно расположенных по окружности за турбиной. Использовались хромель-алюмелевые термопары диаметром 0,5 мм. Гребенки термопар располагались в плоскостях, проходящих через оси жаровых труб. Схема установки гребенок термопар представлена на рис. 2.16. Размещение термопар на гребенке представлено на рис. 2.17.

Кабели термопар укладывались в металлизированную оплетку и закрывались металлическими планками. Планки приваривались к внутренним поверхностям корпуса диффузора электросваркой. Вывод жгутов наружу производился через отверстия в корпусе посредством фланцев, которые впоследствии герметизировались. В качестве уплотнения использовалась смесь асбеста с жидким стеклом.

Показания термопар выводились на измерительный цифровой многоканальный преобразователь III 711/1И с печатью на принтер (см. рисунок 2.13).

2.4.5 Режимы натурных испытаний

Основные параметры ГТУ на различных режимах работы, приведенные к стандартным атмосферным условиям, представлены в табл. 2.8. Испытания проводились на режимах от холостого хода до эффективной нагрузки 120 МВт. Измерения температурного поля и состава продуктов сгорания за камерой по соображениям безопасности проводились на режимах до нагрузки 100 МВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении отметим основные результаты представленной работы:

1. На основе расчетов с помощью разработанных методик предложен вариант модернизации ЖТ трубчато-кольцевой камеры сгорания энергетической ГТУ, который при сохранении основных размеров существующей конструкции (диаметр, длина, размеры обечаек) позволил улучшить рабочие характеристики КС:

- снизить неравномерность температурного поля газов на выходе из КС с 38% до 20%

- получить надежное зажигание КС с меньшим забросом температуры газа перед турбиной. Заброс температуры газа уменьшился с 680°С до 570°С.

- снизить температуру наиболее горячих обечаек в головной части жаровой трубы на 70. 100°С;

- уменьшить градиент температуры по длине обечаек в 2 раза.

2. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления), вида топлива, а также конструктивных особенностей на тепловое состояние стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения трубчато-кольцевой КС энергетической ГТУ. Получены опытные кривые распределения температуры стенки двух исследованных вариантов ЖТ при натурных и стендовых испытаниях на различных режимах работы на дизельном топливе и природном газе. Получены опытные зависимости максимальной избыточной температуры стенки от температуры газа для двух исследованных вариантов ЖТ на дизельном и газообразном топливе в натурных и стендовых условиях. Получена зависимость изменения избыточной температуры стенки ЖТ от изменения давления в КС в диапазоне от ЮОкПа до 1300 кПа.

3. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления) в трубчатокольцевой КС и ее конструктивных особенностей, а также вида топлива на характеристики температурного поля газа на выходе из камеры. Получена эмпирическая зависимость для оценки относительной неравномерности температурного поля газа на выходе из КС исследованного типа. В диапазоне коэффициентов избытка воздуха а=3.9 и давления в КС до 1300 кПа относительное отклонение расчетных значений от опытных данных не превышает 10%.

4. На основе теоретического анализа и опытных исследований выведена обобщенная формула по определению степени черноты пламени в камерах сгорания, работающих на жидких и газообразных углеводородных топливах.

5. Уточнена формула по определению эффективной температуры излучения пламени применительно к исследованному типу камер сгорания. Введенное уточнение позволяет на 10% повысить точность расчета температуры стенки ЖТ на участке с коэффициентом избытка воздуха а<1.

6. Предложена усовершенствованная методика расчета теплового состояния стенки жаровой трубы со струйно-заградительной системой охлаждения. Проведенные сравнения расчетов с опытными данными показали, что в диапазоне температуры газа на выходе tr = 650. 1100°С и давления в КС до 1300 кПа отклонение расчетных значений температуры стенки ЖТ от опытных не превышает 15%.

1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1986.716 с.

2. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. -М.: Энергия, 1972. 464 с.

3. Акулов В. А. Совершенствование температурного режима и разработка метода его расчета в элементах конструкции высокофорсированной камеры сгорания ГТУ: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1989. - 16 с.

4. Антоновский В.И. Исследование теплообмена в камерах сгорания газотурбинны установок, работающих на жидком топливе: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1965.- 123 с.

5. Антоновский В., Акулов В. Влияние давления на горение жидкого топлива в камерах сгорания ГТУ//Теплоэнергетика. 1985. - №9. - С.36-38

6. Антоновский В., Ан К.Е. Измерение теплового излучения в камерах сгорания газовых турбин//Турбины и компрессоры. 2002. - №3, 4 (20, 21). -С. 15-25

7. Апельбаум С.О., Жестков Б.А. Охлаждение жаровых труб основных камер сгорания ТРД, предназначенных для работы при высоких температурах и давлениях воздуха//Тр. ЦИАМ. 1959. - Вып.368. - 24 с.

8. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. Л.: Энергия, 1967. - 326 с.

9. Бородачев В.Я. Теоретическое и экспериментальное исследование воздушно-заградительного охлаждения плоской пластины. М.: Оборонгиз, 1956.-39 с.

10. Бородянский Г.Я., Палатник И.Б., Темирбаев Д.Ж. К расчету смесителей камер сгорания газовых турбин//Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики: Сб. науч. тр./Казахский научно-исслед. институт энергетики. Алма-Ата: Наука, 1970. - Вып.6. - С.89-98

11. Гольдштейн А.Д., Корсов Ю.Г. Современное состояние и перспективы развития газотурбинных и комбинированных установок//Тр. ЦКТИ. 2002. - Вып.284. - С.3-24

12. Горадиа, Колуэлл. Параметрическое исследование турбулентной пристенной струи в спутном потоке с произвольным градиентом давления//Ракетная техника и космонавтика. 1971. — №11. - С.52-62

13. Госмэн А.Д., Пан В.М. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. М.: Мир, 1972. - 328 с.

14. Гулаков А.А. Гидродинамика и теплообмен в системах несимметричных импактных газовых струй: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Екатеринбург, 2002. 24 с.

15. Гэддис, Лэмб. Приближенный анализ пленочного охлаждения при постоянных свойствах охладителя//Энергетические машины и установки, А93 1971. - №4. - С. 1-10

16. Дьяков А. Перспективы использования газовых турбин в электроэнергетике России//Энергетик. 2003. - №2. - С.4-10

17. Жестков Б.А. Основы теории и расчет теплового состояния стенок камер сгорания реактивных двигателей: Уч. пособие.- Уфа: УАИ им. Орджоникидзе, 1980. 95 с.

18. Жестков Б.А. Охлаждение жаровых труб основных камер сгорания ТРД//Тр. ЦИАМ. 1958. - Вып.330. - 35 с.

19. Жестков Б.А., Глазков В.В., Гусева М.Д. Методика расчета температуры стенки при струйном и комбинированном охлаждении//Тр. ЦИАМ. 1955. - Вып.267. - 32 с.

20. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. Пер. с англ.: М.: Мир, 1975.-934 с.

21. Изучение температурного режима высокофорсированной камеры сгорания ГТУ/В.Антоновский, В.Кругов и др.// Энергомашиностроение. -1985. №10. - С.17-20

22. Исследование и доводка камеры сгорания газотурбинной установки ГТЭ-150 на ГРЭС-3 Мосэнерго. Отчет о НИР №069908/0-15120. Л.: НПО ЦКТИ, 1991.-82 с.

23. Камера сгорания ГТЭ-150. Испытания на стенде ЦКТИ и освоение на ГРЭС-3 МОСЭНЕРГО/В .И. Антоновский, В.А.Асосков, А.П.Пеков, С.М.Хайрулин, С.В.Буртасов//Тр. ЦКТИ. 2002. - Вып.284. - С.54-71

24. Кириллов И.И., Сударев А.В., Резников А.Г. Керамика в высокотемпературных ГТУ (Обзор)//Промышл. теплотехника-1990. № 12. -С.67-89

25. Кнорре Г.Ф. Топочные процессы. М.: ГЭИ, 1959. - 473 с.

26. Колмогоров А. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости//Изв. АН СССР, Физ. серия. 1942. - №1-2. - С.56-58

27. Кругов В.Б. Исследование и разработка камер сгорания большой мощности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1978. - 22 с.

28. Кудрявцев В.А. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена в узлах подачи охлаждающего воздуха в жаровые трубы//Тр. ЦИАМ. 1992. - Вып. 1295. - С.39-45

29. Кузнецов А., Сударев А. Аэродинамика и теплопередача плоской турбулентной струи, растекающейся вдоль плоской поверхности//Энергомашиностроение. 1964. - №6. — С.8-11

30. Лефевр. А. Процессы в камерах сгорания ГТД. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-566 с.

31. Лукаш В.П., Попов В.Л., Рекин А.Д. Расчетно-экспериментальное исследование теплового и напряженного состояния стенок жаровых труб с точеными секциями//Тр. ЦИАМ. 1992. - Вып.1295. - С. 19-27

32. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. - 344 с.

33. Мэтьюз Л., Уайтло Дж. Расчет пленочного охлаждения при наличии рециркуляционных потоков с помощью математической моделитурбулентности, состоящей из двух уравнений//Тепло- и массоперенос. -1972- Т.1, ч.З. — С.57-67

34. Обработка результатов исследований и доводки камеры сгорания при испытаниях головного агрегата ГТЭ-150. Отчет о НИР №069306/0-15465-СПб.: НПО ЦКТИ, 1993. -96 с.

35. Ольховский Г.Г. Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок. М.: Энергия, 1971. - 408 с.

36. Основы практической теории горения: Уч. пособие для вузов/В.В.Померанцев, К.М.Арефьев и др.; под ред. В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. Д.: Энергоатомиздат, 1986. -312 с.

37. Основы теплопередачи в авиационной и ракетной технике/ Авдуевский B.C. и др. М.: Оборонгиз, 1960. - 390 с.

38. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». 3-е изд., перераб. М.: Энергия, 1978. - 704 с.

39. Прудников А.Г. Волынский М.С., Сагалович В.Н. Процессы смесеобразования и горения в реактивных двигателях. М.: Машиностроение, 1971.-356 с.

40. Разработка и исследование камеры сгорания для газотурбинной установки ГТЭ-150 с начальной температурой газа 1100°С. Отчет о НИР №069651/0-13664. Л.: НПО ЦКТИ, 1987 - 83 с.

41. Расчет и выбор варианта модернизации пламенных труб камеры сгорания ГТЭ-150. Технический отчет №3140046Р. СПб.: АО JIM3, 2001. -62 с.

42. Расчет и испытания проточной части газотурбинного двигателя/

43. B.К. Дондошанский, В.Ф. Дергач и др. Л.: Машиностроение, 1972. - 352 с.

44. Рекин А.Д., Лукаш В.П., Стряпунин С.А. Экспериментальные исследования теплообмена на перфорированной стенке с наклонными отверстиями, обтекаемой турбулентным потоком газа//Тепломассообмен, ММФ-2000. Тр. 2000. - Т.1. - С.282-286

45. Рекин А.Д., Рожицкий С.И. Определение оптимальной длины точеных секций жаровой трубы при пленочном охлаждении//Тр. ЦИАМ. -1989. Вып.1273. - С.6-19

46. Репухов В.М. Теория тепловой защиты стенки вдувом газа. Киев: Наукова думка, 1980. - 296 с.

47. Сторожук Я.П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и парогазовых установок. Расчет и проектирование. Л.: Машиностроение, 1978.-232 с.

48. Сторожук Я.П., Антоновский В.И. Расчет температуры металла пламенной трубы//Тр. ЦКТИ. 1967. - Вып.75. - С. 156-173

49. Сторожук Я.П., Антоновский В.И. Эмиссионные характеристики факела//Тр. ЦКТИ. 1967. - Вып.75. - С.148-155

50. Сторожук Я., Асосков В. Вопросы приближенного моделирования процессов горения в камерах сгорания ГТУ//Теплоэнергетика. 1964. — №1.1. C.59-63

51. Сторожук Я.П., Асосков В.А. Выгорание топлива и огневое моделирование камер сгорания//Тр. ЦКТИ. 1967. - Вып.75. - С.110-137

52. Сторожук Я.П., Кругов В.Б., Антоновский В.И. Исследования, проведенные в ЦКТИ в области камер сгорания ГТУ//Тр. ЦКТИ. 1964. -Вып.50. - С.53-65

53. Сударев А.В., Антоновский В.И. Камеры сгорания газотурбинных установок: Теплообмен. JL: Машиностроение, 1985. — 272 с.

54. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. — СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.

55. Теплообмен при охлаждении пластины пучком струй, покрывающих поверхность (влияние числа сопловых отверстий)/Д.Андруз, Д.Дьюранс, С.Хуссейн, С.Оджборн//Энергетические машины.— 1988. №4. -С.81-88

56. Трембовля В.И. и др. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977. - 296 с.

57. Тринг М.В. Наука о пламенах и печах. Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1958. — 482 с.

58. Установки газотурбинные и парогазовые. Расчет и проектирование камер сгорания. РТМ 108.022.11 83. - М.: Минэнергомаш: НПО ЦКТИ-131 с.

59. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей/Б.В. Раушенбах, С.А. Белый и др. М.: Машиностроение, 1964. - 525 с.

60. Шебалова З.А. Смесители//Тр. ЦКТИ.- 1967. Вып.75. - С.174-180

61. Эджертон А.К., Сен Д. Распространение пламени: влияние давления на скорость горения в плоских пламенах.//Тр. IV симпозиум по вопросам горения и детонационных волн. М.: Оборонгиз, 1956. - С.224-232.

62. Alkabie Н., McMillan R., Noden R. Duel Fuel Dry Low Emissions (DLE) Combustion System for the ABB Alstom Power 13,4 MW Cyclone Gas Turbine//ASME Paper. 2000-GT-l 11

63. Ballal D.R., Lefebvre A.H. Flame Propagation in Heterogeneous Mixtures of Fuel Droplets, Fuel Vapor and air//Proceedings of Eighteenth

64. Simposium (International) on Combustion. The Combustion Institute, Pittsburgh, 1980.-pp.321-328

65. Combustion and heat transfer in gas turbine systems/Ed. By Norster E.R.- Oxford: Pergamon Press, 1971.-408 p.

66. Combustion of carbon particles generated from liquid hydrocarbon fuels/ Masao Kito, Masao Ishimaru, Sei Kawahara, Takeshi Sakai//Combustion and Flame, 1971.-Vol. 17. — pp.391-397

67. DeCorso S.M., Kemeny G.A. Effect of Ambient and Fuel Pressure on Nozzle Spray Angle//Trans. ASME.- 1957.- Vol. 79.- pp.607-615

68. Goldstein R.J., Haji-Sheirkh A. Prediction of film cooling effectiveness// JSME 1967. Semi-Intern. Symposium Papers Heat Mass Transfer, Thermal Stress-Tokyo, 1967.-pp.213-218

69. Hall A.R., Diederichsen Y. An Experimental Study of Burning of Single Drops of Fuel in Aiv at Pressures up to Twenty Atmospheres// Proceedings of IV Symposium of Combustion- The Combustion Institute, Pittsburgh, 1973.-pp. 167-176

70. Hottel H.C., Mangelsdorf H.G. Heat transmission from non-luminous gases-II experimental study of water vapour//Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. S.I.-1935.-pp.517-549

71. Ju Shan Chin, Lefebvre A.H. Influence of Fuel Composition on Flame Radiation in Gas Turbine Combustors//J. Propulsion. 1990. - Vol. 6.- №4. -pp.497-502

72. Kacker S.C., Pai B.R., Whitelaw J.H. The prediction of wall jet flows with particular reference to film cooling//Prog. Heat Mass Transfer, 2. Oxford: Pergamon Press, 1969. - pp. 163-186

73. Lefebvre A.H. Fuel Effects on Gas Turbine Combustion- Ignition, Stability, and Combustion Efficiency//Transactions of the ASME Paper. 84-GT-87

74. Lefebvre A.H. The Role of Fuel Preparation in Low-Emission Combustion//Transactions of the ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1995. - Vol. 117. - pp.617-654

75. Lefebvre A.H., Norster E.R. A Design Method for the Dilution Zones of Gas Turbine Combustion Chembers//College of Aeronautics Note 169. Cranfild, 1966

76. Malecki, В., Rhie, J., McKinney, R. Application of a CFD-Based Analysis System to the PW6000 Combustor to Optimize Exit Temperature Distribution- Part I: Description and Validation of the Analysis T00I//ASME Paper- 200 l-GT-0062

77. Malecki, В., Rhie, J., McKinney, R. Application of a CFD-Based Analysis System to the PW6000 Combustor to Optimize Exit Temperature Distribution- Part II — Comparison of Predictions to Full Annular Rig Test Data//ASME Paper. 2001-GT-0064

78. Nakata Т., Sato M., Ninomiya T. Effect of Pressure on Combustion Characteristics in LBG-Fueled 1300°C-Class Gas Turbine//Transactions of the ASME. 1994. - Vol. 116. - pp.554-558

79. On the monochromatic distribution of the radiation from the luminous flame. S. Takasi, K. Takeshi, G. Sosuke, H. Takashi. Bull. JSME. - 1969. -Vol.12, №53. - pp.1135-1143

80. Pai B.R., Whitelaw J.H. The prediction of wall temperature in the presence of film cooling. Intern. J. Heat Mass Transfer. - 1971. - Vol. 14 - № 3 -pp. 409-426.

81. Price J.R., Jimenez О., Parthasarathy V. Ceramic Stationary Gas Turbine Development Program-Seventh Annual Summary//ASME paper. 2000-GT-0075

82. Rawlins D.C. SoLoNOx Combustion System Update//Proceedings of Turbomachinery Technology Seminar. Solar Turbines. —1995

83. Schenk B. Ceramic Turbine Engine Demonstration Project A Summary Report//ASME paper.- 2000-GT-0052

84. Sivaramakrishna G., Muthuveerappan N., Shankar Venkataraman. CFD Modeling of the Aero Gas Turbine Combustor//ASME Paper. 2001-GT-0063

85. Soergel G. Forschungsarbeiten zuHocHtemperaturbauteilen von Turbomaschinen//Turbomaschinen fur Kraftwerke: Beitragsmanuskripte. XXX Krafitwerkstechnisches Kolloquium. Dresden: Technishe Universitaet Dresden, 1998.-S.7-12

86. Takehara I., Tatsumi Т., Ichikawa Y. Summary of CGT302 Ceramic Gas Turbine Research and Development Program//ASME paper 2000-GT-0644

87. Taylor P.B., Fooster P.J. The total emissivity of luminous and nonluminous flames Intern. J. Heat Mass Transfer.- 1974.- Vol.17, pp. 1591-1605

88. Weeks D.J., Sanders O.A. Some studies of radiating flames in a small gas turbine type combustion chamber- J. Inst. Fuel.- 1958.- Vol. 31 — №209-pp.247-258