Разрушение - двигатель
Cтраница 4
Из диаграммы видно, что в начальном периоде горение идет нормально, но затем появляются колебания газа в объеме камеры. Вначале это слабые акустические колебания, которые затем усиливаются за счет возникающего резонанса. Усиленные резонансные колебания обычно приводят к резкой неустойчивости горения, а затем и к разрушению двигателя. [46]
Условия образования холодных пламен трудно регламентировать. Однако закономерности их возникновения представляют ограниченный интерес для техники безопасности, они гораздо существеннее для задач рационального устройства двигателей, в особенности поршневых. Прочность цилиндров двигателей достаточна для того, чтобы не предусмотренное нормальным режимом работы преждевременное воспламенение не приводило к разрушению двигателя. Преждевременное самовоспламенение в двигателе приводит лишь к ускорению его износа, что существенно только при многократном повторении воспламенения. С точки зрения техники безопасности воспламенение, даже единичное, может повлечь за собой аварию и потому в принципе недопустимо. Его предотвращение путем соответствующего регламентирования нагревания нецелесообразно, что будет в дальнейшем подробно изложено. [47]
Принудительное воспламенение может быть осуществлено также при помощи электрических пускателей и химических средств. При задержке с воспламенением в камере сгорания накапливается большое количество топлива. После воспламенения происходит быстрое сгорание его, что приводит к резкому повышению давления в камере сгорания, в результате чего может произойти разрушение двигателя. [48]
Обычно двигатели в температурном напряжении неоднозначны. Двигатели большой размерности имеют температурное напряжение большее, чем двигатели малой размерности. Благодаря высокому температурному напряжению двигателей большой размерности в них невозможно получить частоту детонационных циклов, точно соответствующую числу рабочих циклов, вследствие быстро наступающих разрушений двигателя. Поэтому на двигателе большой размерности важно знать, на какой частоте детонационных циклов наступает разрушение от детонации. [49]
Термическая генерация звука, во-вторых, может также происходить при автоколебаниях в тепловых системах, в которых обратная связь обеспечивается возникшей звуковой волной, оказывающей влияние на процессы нагрева или горения и регулирующей переход энергии теплового источника в энергию звуковых колебаний. Здесь мы имеем дело с такими давно открытыми явлениями, как явление Рийке и явление поющих пламен, излучение звука неравномерно нагретыми резонаторами Гельмгольца; наконец, сюда относятся явления вибрационного горения. Интерес ко всем этим явлениям повысился вновь после того, как было установлено, что вибрационное горение в камерах сгорания реактивных двигателей во многих случаях приводит к их нестабильной работе - недопустимым по величине вибрациям, выгоранию стенок камер сгорания и, таким образом, к разрушению двигателей. Поскольку в большинстве задач этого рода вибрационное горение происходит в трубах, в § 2 даются основные уравнения, описывающие движение газа в трубе. Приводятся решения этих уравнений для случая одномерной задачи. [50]
 |
Стабильность образцов бензинов при хранении. [51] |
Реактивные топлива должны обладать стабильностью при длительном хранении в условиях умеренных температур, а также устойчивостью к воздействию высоких температур во время полета. Последнее требование становится более жестким, так как топливо все больше применяется для охлаждения смазочного масла и деталей самолета. Топливо может подвергаться действию температур до 150 - 260 в течение 20 сек. Образование отложений приводит к закупорке форсунок, что вызывает неравномерное распределение топлива в камерах сгорания и может явиться причиной разрушения двигателя. Чтобы избежать этого, антиокислители должны обладать способностью улучшать стабильность топлива не только при хранении, но и при высоких температурах в эксплуатации. [52]
Пламя распространяется с огромной скоростью, давая преждевременный взрыв рабочей смеси; происходит, как говорят, опережение взрыва; создается детонационный удар; он воспринимается на слух как сильный стук. Удар сопровождается резким нарастанием давления в цилиндрах, их мгновенным перегревом. Происходят учащенные выхлопы черного с сажей дыма. Это создает неустойчивый и жесткий режим работы двигателя, снижает его мощность, повышает расход топлива, а главное, приводит к преждевременному изнашиванию и разрушению двигателя. Детонация усиливается при повышении степени сжатия. [53]
Поддержание режима осуществляется путем изменения количества топлива, подаваемого в камеру сгорания ТРД, являющегося в данном случае единственным регулирующим фактором. Рабочий процесс ТРД, помимо поддержания числа оборотов, определяется еще целым рядом факторов, важнейшими из которых являются температура газов перед турбиной и срывные явления в компрессоре - помпаж. Линия установившихся режимов всегда выбирается так, чтобы работать с определенным запасом от границы помпажа. Однако при больших внешних возмущениях из-за несоответствия проходных сечений по газовоздушному тракту ТРД может произойти запирание компрессора, отрыв потока от лопаток и резкое уменьшение расхода воздуха. Это явление ( неустойчивый режим работы компрессора) необратимо и может привести к разрушению двигателя. Увеличение температуры газов выше допустимой величины также может привести к разрушению двигателя, а снижение ее до некоторого нижнего значения может быть причиной самопроизвольного выключения двигателя. Вместе с тем для получения хороших характеристик двигателя желательно иметь эти параметры близкими к допустимым значениям. Величина рабочей температуры не является однозначной функцией числа оборотов, а зависит от ряда других факторов, например нагрузки. При наличии только одного регулирующего воздействия можно поддерживать неизменным только один параметр, в качестве которого в системе выбрано число оборотов. Для предотвращения чрезмерного роста остальных параметров вводятся ограничения, при достижении которых автоматически изменяется подача топлива в двигатель. Это происходит в случаях превышения максимально допустимых значений температуры газов или при приближении режима к границе помпажа. Число оборотов двигателя при этом уменьшается. В описываемой схеме эти задачи выполнены на элементах струйной техники. [54]
В заключение этой главы кратко рассмотрим детонационное распространение пламени в газовых смесях. Явление детонации газов, открытое в 1881 г. Малларом и Ле Шателье [905] и независимо от них Вертело и Вьей [390], имеет огромное практическое значение, которое обусловлена необходимостью подавления детонации ввиду ее разрушительного действия. Детонация пыле-воздушных смесей в угольных шахтах представляет собой особенно яркий случай детонации, когда борьба с нею становится настоятельной необходимостью. Именно катастрофические взрывы в шахтах и послужили тем стимулом, который возбудил интерес к явлениям распространения пламени и привел к открытию детонации и в дальнейшем к ее всестороннему изучению. К той же категории явлений относится детонация газовых и пылевидных смесей в условиях различных производств, как и детонация в двигателе внутреннего сгорания, приводящая к быстрому износу и разрушению двигателя. Не входя в рассмотрение явления детонации с точки зрения практики, здесь коснемся только тех его сторон, которые в той или иной мере связаны с химией и кинетикой процессов горения в детонационной волне. [55]
В опытах № 201 - 203 оказалось, что сопло диаметром 1 мм может пропустить за время опыта только 50 мл перекиси вместо 100 мл. Воспламенитель при взрыве был измельчен в порошок, и поэтому не удалось установить, сработал он во время опыта или нет. Взрыв произошел до того, как в камеру двигателя было впущена все количество мононитрометана и перекиси водорода. Несмотря на разрушение двигателя, выхлопное сопло осталось невредимым и даже не было выброшено за пределы ограждения. Это несомненно говорит о том, что произошла истинная детонация. Последняя распространилась приблизительна на 125 мм по длине 12 5-мм трубы из нержавеющей стали, которая при взрыве разлетелась на мелкие кусочки. [56]
Поддержание режима осуществляется путем изменения количества топлива, подаваемого в камеру сгорания ТРД, являющегося в данном случае единственным регулирующим фактором. Рабочий процесс ТРД, помимо поддержания числа оборотов, определяется еще целым рядом факторов, важнейшими из которых являются температура газов перед турбиной и срывные явления в компрессоре - помпаж. Линия установившихся режимов всегда выбирается так, чтобы работать с определенным запасом от границы помпажа. Однако при больших внешних возмущениях из-за несоответствия проходных сечений по газовоздушному тракту ТРД может произойти запирание компрессора, отрыв потока от лопаток и резкое уменьшение расхода воздуха. Это явление ( неустойчивый режим работы компрессора) необратимо и может привести к разрушению двигателя. Увеличение температуры газов выше допустимой величины также может привести к разрушению двигателя, а снижение ее до некоторого нижнего значения может быть причиной самопроизвольного выключения двигателя. Вместе с тем для получения хороших характеристик двигателя желательно иметь эти параметры близкими к допустимым значениям. Величина рабочей температуры не является однозначной функцией числа оборотов, а зависит от ряда других факторов, например нагрузки. При наличии только одного регулирующего воздействия можно поддерживать неизменным только один параметр, в качестве которого в системе выбрано число оборотов. Для предотвращения чрезмерного роста остальных параметров вводятся ограничения, при достижении которых автоматически изменяется подача топлива в двигатель. Это происходит в случаях превышения максимально допустимых значений температуры газов или при приближении режима к границе помпажа. Число оборотов двигателя при этом уменьшается. В описываемой схеме эти задачи выполнены на элементах струйной техники. [57]
Детонация заключается в следующем. Как известно, в цилиндрах двигателя происходит сжатие смеси паров бензина с воздухом. При этом менее стойкие углеводороды под действием высоких температур и давления окисляются воздухом легче и быстрее основной массы топлива и образуют легко взрывающиеся перекиси. Пламя распространяется с огромной скоростью, давая преждевременный взрыв рабочей смеси; происходит, как говорят, опереже ние взрыва; создается детонационный удар; он воспринимается на слух как сильный стук. Удар-сопровождается резким нарастанием давления в цилиндрах, их мгновенным перегревом. Происходят учащенные выхлопы черного с сажей дыма. Это создает неустойчивый и жесткий режим-работы двигателя, приводит к снижению его мощности, повышению расхода топлива, а главное - к преждевременному изнашиванию и разрушению двигателя. Детонация усиливается при повышении степени сжатия. [58]
Страницы: 1 2 3 4