Atunci când alege un cazan de încălzire, consumatorul se confruntă foarte cantitate mare echipamentele pe care le oferă piata moderna, așa că luarea celei mai bune decizii atunci când cumpărați devine o sarcină minuțioasă și destul de dificilă. Inițial, este necesar să se pornească de la o evaluare a fezabilității spațiilor și a metodei preferate de încălzire a casei.

Recomandarea majorității experților este de a instala un cazan pe gaz montat pe perete cu o cameră de ardere închisă, care acum ocupă cea mai mare parte a modelelor prezentate de generatoare de căldură pe gaz și este utilizat în case private și în spații industriale sau publice mici. Avantajele sale calitative sunt compactitatea, eficiența, rentabilitatea și ușurința întreținerii.

Există o împărțire în funcție de tipul camerelor de ardere ale cazanelor. Distinge între închis și deschis. Cazanele de convecție pot fi de ambele tipuri, cazanele de condensare au doar de tip închis. Puteți citi mai multe despre alte cazane de încălzire economice pentru o casă privată.

Cazane, cu camera de ardere deschisa

Camera deschisă se caracterizează prin tiraj natural. În același timp, aerul este preluat din cameră, evacuarea produselor de ardere se realizează prin coș. În caz de ventilație insuficientă, va exista o lipsă constantă de oxigen și există riscul ca produsele de ardere să intre înăuntru. Dar aceste cazane au o comandă de preț mai mică.

Este recomandabil să instalați cazane cu cameră închisă într-o încăpere cu coș vertical echipat.

Cazane, cu camera de ardere inchisa

Având un tiraj forțat în dispozitivul său, un cazan pe gaz cu o cameră de ardere închisă face posibilă îndepărtarea produselor de ardere cu un ventilator electric din cameră printr-un coș coaxial. Acesta din urmă este o țeavă în alta. Aerul este aspirat în camera de ardere prin conducta exterioară și este evacuat prin cea interioară. Locația obișnuită a unui astfel de cazan este verticală.

Cazane de perete și podea

După opțiunile de execuție, se disting cazanele de pardoseală și de perete. Cazanele de tip perete au avantajul de a fi mai compacte, ocupand putin spatiu, facandu-le aplicabile chiar si in apartamentele din oras. Când instalați un cazan de podea pe gaz cu o cameră de ardere închisă, trebuie să vă amintiți că poate fi necesară o cameră separată. Dar au mai multă putere și sunt echipate cu schimbătoare de căldură din fontă. Mai departe, cazane pe gaz pentru încălzirea caselor există circuit dublu și circuit simplu.

Cazane pe gaz cu un singur circuit

Sarcina îndeplinită de cazanele pe gaz cu un singur circuit cu o cameră de ardere închisă este de a asigura încălzirea. Sistemele cu dublu circuit îndeplinesc simultan funcția de încălzire, precum și producția de apă caldă sanitară. Cazanele de încălzire pe gaz cu un singur circuit utilizate adesea în dispozitivul lor au o metodă de încălzire a lichidului de răcire în schimbătorul de căldură și intrarea ulterioară a acestuia în sistemul de încălzire, unde căldura este eliberată și camera este încălzită.

Cazane pe gaz cu dublu circuit

Un cazan cu dublu circuit, fiind un dispozitiv de încălzire eficient, are un dispozitiv ușor diferit. Se foloseste atunci cand este necesar pentru a rezolva problema necesarului de apa calda si pentru a asigura un nivel adecvat de incalzire. Alegerea majorității consumatorilor rămâne cu cazanele pe gaz cu dublu circuit, montate pe perete, cu o cameră de ardere închisă. Conectarea, instalarea și utilizarea ulterioară nu vor necesita mult efort și timp.

Caracteristicile dispozitivului unui cazan pe gaz cu o cameră de ardere închisă

Principala diferență dintre cazanele cu camere de ardere deschise și închise de pe piață constă în modul în care absorb oxigenul ca caracteristică de design. Pentru a încălzi o locuință, mai corect ar fi să alegeți un cazan pe gaz a cărui cameră de ardere închisă va oferi o mai bună aplicabilitate pentru locuință.

Opțiunea de a obține o formă deschisă este cel mai bine utilizată în camerele cazanelor. O cameră deschisă funcționează pe principiul absorbției oxigenului din aerul din cameră. În același timp, trebuie să aveți grijă de ventilația sa constantă pentru a evita lipsa aerului.

In timpul functionarii unei camere de ardere inchise, aerul care ii asigura functionarea normala este absorbit prin instalatia coș de fum coaxial de pe stradă. În plus, produsele procesate de această cameră sunt scoase în stradă. Acest lucru elimină nevoia de instalații suplimentare de ventilație.

Camera de ardere este situată separat de încăperea cu generatorul de căldură. Acest lucru duce la faptul că scurgerea gazelor sau a produselor de ardere devine imposibilă, deoarece nu se ia aer din casă. Dacă conducta de gaz este etanșă și nu există nicio deteriorare a camerei de ardere, va fi exclusă posibilitatea unui accident. Admisia și evacuarea aerului este forțată, se folosește ventilatorul cazanului.

Adesea, cazanele cu o cameră de ardere închisă se numesc turboalimentate. Din punct de vedere tehnologic, conducta coaxială și canalele separate pot fi scoase pe orizontală, ceea ce elimină necesitatea unui coș de fum vertical.

Avantajele utilizării cazanelor pe gaz cu cameră de ardere închisă

O centrala termica pe pardoseala pe gaz cu camera de ardere inchisa prezinta avantaje incontestabile, printre care trebuie evidentiate principalele. Când materialul rezidual este evacuat, toate produsele gazoase sunt răcite. Acest lucru face ca utilizarea unor astfel de cazane să fie sigură. Camera în care este utilizat un astfel de dispozitiv se încălzește fără formarea diferitelor poluări ale aerului, procesele de ardere au loc deja în afara teritoriului camerei sau casei, pe stradă. Prin urmare, utilizarea cazanelor pe gaz este confortabilă.

Eficiența unui cazan pe gaz este destul de mare. Acest lucru se datorează faptului că aerul care intră în conductă este încălzit. Ca urmare, cazanele de formă închisă a camerei de ardere au calitățile de curățenie a mediului. Gazul din ele este ard mai bine cu o reducere semnificativă a emisiilor în natură.

Împreună cu aceasta, trebuie menționat că astfel de echipamente nu vor putea funcționa fără electricitate - în acest caz, generatorul de căldură se va opri și ventilatorul va înceta să funcționeze. Când apare curentul electric, centrala pornește automat.

Mărci populare de cazane pe gaz

Instalarea cazanelor pe gaz montate pe perete are loc peste tot. Ele sunt utilizate pe scară largă pentru încălzirea apartamentelor, caselor, cabanelor și dachas. Cazanele sunt furnizate pentru racordare cu confort maxim si instalare minima. Sunt compacte și au un design modern.

Cazan pe gaz montat pe perete Wolf CGG 1K 24

Cazanul pe gaz montat pe perete Wolf CGG 1K 24, conceput pentru alimentarea cu apă caldă în regim de curgere și încălzire, se caracterizează prin eficiență ridicată și poate fi instalat pe o varietate de obiecte. Cazanul este perfect adaptat pentru a funcționa în condiții dificile, dată fiind instabilitatea presiunii gazului, și garantează o soluție eficientă la problemele de încălzire și alimentare cu apă caldă.

Printre avantajele sale, funcționarea fiabilă și stabilă se remarcă chiar și cu supratensiuni sau căderi de presiune a gazului. Are o construcție solidă și o instalare ușoară. Funcționalitatea sofisticată permite fitingurilor de gaz instalate să aleagă modul optim și să economisească consumul de gaz. Componentele cazanului au trecut un control strict.

Cazan pe gaz Hephaestus

Cazanul casnic pe gaz Gefest, fabricat de ZAO PKF GEFEST VPR, are aliniamentul cu camera de ardere inchisa sau deschisa si cu evacuare apa calda.

Cazanele Gefest răspund tuturor nevoilor existente de echipamente de încălzire.

Automatizarea gazelor italiene folosită la acestea asigură funcționarea neîntreruptă. Simplitatea sistemului și numărul minim de noduri utilizate exclud defecțiunile. Recenziile disponibile la cazanul pe gaz Hephaestus vorbesc despre ușurința sa de întreținere, durabilitate și performanță. Automatizarea lor continuă să funcționeze chiar și în cazurile de scădere semnificativă a presiunii gazului. Alte modele de boilere casnice pot fi găsite în articolul nostru.

Astfel, prin instalarea cazanelor pe gaz cu o cameră de ardere închisă de diverși producători, se alege cea mai bună opțiune pentru multe tipuri de spații rezidențiale, ceea ce va garanta o viață confortabilă.

Design corpul camerei.

Designul camerei motorului (Fig. 6.1) poate fi împărțit tehnologic în două părți: carcasa 1 și capul de amestec (injector) 2.

Corpul este format dintr-o parte cilindrică 3 și o duză 4.

Datele inițiale pentru proiectarea camerei sunt, în primul rând, dimensiunile geometrice și profilul gaz-dinamic (Fig. 6.2), care sunt determinate în timpul calculului gaz-dinamic. Apoi, se calculează formarea amestecului și duzele, se calculează fluxurile de căldură și se rezolvă problemele de protecție termică a peretelui și se selectează principalele materiale.

Majoritatea camerelor LRE sunt răcite extern, în care lichidul de răcire curge prin calea de răcire formată între carcasele interioare și exterioare sau pereții camerei de ardere și a duzei. Cu o creștere a presiunii în cameră și o creștere a caracteristicilor energetice ale motorului, este necesară intensificarea răcirii cu flux extern pentru a asigura o protecție termică fiabilă a pereților camerei. Acest lucru se realizează prin creșterea debitului. mai rece, dezvoltarea suprafeței de eliberare a căldurii a peretelui cu ajutorul aripioarelor acestuia, turbulența curgerii, de exemplu, prin crearea unei rugozități artificiale a tractului. În plus, cu răcirea externă intensivă, este necesar ca peretele interior să fie suficient de subțire și din materiale conductoare de căldură, de exemplu, aliaje de cupru.

Cu toate acestea, cu o creștere a presiunii în cameră și calea de răcire, care ajung la zeci de megapascali, este foarte dificil să se asigure o rezistență structurală ridicată cu un perete subțire de materiale conductoare de căldură, de regulă, cu rezistență scăzută.

Prin urmare, etapa cea mai dificilă în crearea camerei este proiectarea și dezvoltarea căii de răcire, care are multe forme diferiteși conexiuni de alimentare. Rețineți că aspectul întregii structuri a camerei, rezistența, fiabilitatea de răcire și caracteristicile de masă depind de proiectarea căii de răcire. Astfel, cel mai important element de proiectare al camerei de ardere este proiectarea căii de răcire. Cea mai simplă este calea de răcire, realizată sub forma unui canal neted cu fante format dintr-un spațiu între carcasele interioare și exterioare (Fig. 6.3, a și 6). Cu toate acestea, cu o cantitate mică de lichid de răcire, pentru a asigura debitul necesar, este necesar să existe un decalaj al fantelor foarte mic - mai mic de 0,4 ... 0,5 mm, ceea ce este foarte greu de realizat din punct de vedere tehnic. În plus, la presiune mare în calea de răcire, carcasa interioară subțire își pierde cu ușurință stabilitatea - se deformează din cauza rigidității sale insuficiente.

Căile de răcire cu așa-numitele carcase cuplate sunt ferite de aceste neajunsuri, de exemplu. bine fixat. Au fost dezvoltate pentru prima dată de celebrul designer sovietic A.M. Isaev în 1946 (motoare U-400 și U-1250). Scheme structuraleÎn prezent, există multe căi de răcire cu carcase cuplate.

Pe fig. 6.3, în se arata traseul, format din imbinarea carcaselor prin sudura electrica dupa stantari speciale - rotunde sau ovale, realizate pe carcasa exterioara.

Pe fig. 6.4 carcasele sunt conectate prin lipire sau prin nervuri frezate pe carcasa interioară (Fig. 6.4, A), sau prin lipire prin distanțiere speciale ondulate (Fig. 6.4, 6).

În motoarele americane, modelele camerelor tubulare sunt comune. În ele, corpul camerei de ardere și duzele sunt asamblate din tuburi profilate speciale cu pereți subțiri (până la 0,3 ... 0,4 mm), realizate din materiale conductoare de căldură, adesea pe bază de nichel. Tuburile sunt interconectate prin lipire (Fig. 6.5). Pentru a asigura rezistența camerelor tubulare, la exterior sunt instalate bandaje speciale de putere, atât în ​​secțiuni separate, cât și sub forma unui bandaj de putere continuu. În unele cazuri, tuburile pot fi plasate în două straturi. O variație a designului tubular poate fi utilizarea de profile în formă de U lipite pe carcasa exterioară de putere.

Motoarele moderne folosesc un oxidant sau combustibil, sau ambele, ca lichid de răcire. În plus, pentru comoditatea aspectului, reducerea lungimii conductelor care alimentează răcitorul și, de asemenea, reducerea rezistenței hidraulice a căii de răcire, răcitorul este uneori împărțit în mai multe fluxuri, fiecare dintre acestea răcind o parte a camerei de ardere sau a duzei. Acest lucru este deosebit de caracteristic atunci când hidrogenul este utilizat ca lichid de răcire. Mai mult decât atât, adesea doar o parte din debitul său este suficient pentru a răci camera. Pe fig. 6.6 prezintă câteva scheme de alimentare cu lichid de răcire pe calea de răcire a camerei.

Sistem A- cel mai simplu - întregul flux de lichid de răcire trece de la ieșirea duzei la capul camerei de ardere. În schemă b partea de capăt a somnului este răcită de o parte a fluxului, deoarece există fluxuri de căldură mai mici. Această schemă permite reducerea oarecum a pierderilor hidraulice în calea de răcire, a masei și dimensiunilor totale ale camerei prin reducerea lungimii conductelor de alimentare și utilizarea unui colector mai mic. Sistem înși G- mai complex din punct de vedere structural, dar și permite reducerea lungimii conductelor de alimentare, reducerea rezistenței hidraulice a tractului de răcire, alimentarea cu un răcitor cu o temperatură mai scăzută în zonele cu cele mai mari fluxuri de căldură (părți subsonice și critice ale duzei) .

Sistem d- Opusul modelului A. Aici lichidul de răcire intră pe calea de răcire din partea laterală a capului de amestecare. Avantajul schemei este reducerea lungimii conductelor de alimentare. Acest aranjament funcționează deosebit de bine cu un design de cameră tubulară. În acest caz, răcitorul trece printr-o parte a tuburilor până la tăietura somnului, iar prin cealaltă se întoarce la capul de amestecare. .

important element constructiv camera trebuie să asigure un flux uniform de lichid de răcire în calea de răcire de-a lungul perimetrului său. Pentru a face acest lucru, aranjați colectoare speciale de intrare (Fig. 6.7).

Un singur flux de răcire extern al camerei nu poate asigura întotdeauna necesarul pentru o funcționare fiabilă regim de temperatură ziduri peste tot. Prin urmare, de regulă, împreună cu răcirea externă, se utilizează și răcirea internă. Se realizează prin crearea unui strat de gaz lângă perete la temperatură scăzută (răcire baraj) sau a unui film lichid (răcire ecran) lângă perete în secțiuni separate ale suprafeței interioare a peretelui.

Răcirea de protecție a peretelui se realizează prin amplasarea și selectarea corespunzătoare a caracteristicilor de curgere ale duzelor de la periferia capului. În acest caz, în stratul din apropierea peretelui se creează un exces de componente (de obicei combustibil), ceea ce duce la o scădere a temperaturii produselor de ardere din apropierea peretelui. Răcirea ecranului este implementată prin furnizarea unei componente lichide (de obicei combustibil) direct pe suprafața interioară a peretelui prin găuri și fante într-un design special - cureaua cortină de răcire. Filmul lichid și produșii săi de descompunere, care se deplasează de-a lungul peretelui, îl protejează bine de efectele produselor de ardere la temperatură înaltă.

Cel mai comun design al căilor de răcire sunt canalele formate din aripioare (vezi Fig. 6.4, A) sau distanțiere ondulate (vezi fig. 6.4, b). Cu astfel de modele de căi, carcasele au un număr mare de legături, care asigură o rigiditate și o rezistență crescută a camerei. Pas minim între link-uri tmin determinat de tehnologia de producție, și maxim tmax- putere. Reducerea înălțimii căii de răcire δcool este adesea folosită pentru a crește debitul de lichid de răcire. Cu toate acestea, din motive tehnologice, nu se recomandă ca înălțimea conductei δ să se răcească mai mică de 1,5 ... 1,8 mm, deoarece în timpul lipirii, secțiunea transversală a canalului se poate suprapune cu lipirea. Prin urmare, pentru a crește debitul de lichid de răcire, pentru a nu reduce înălțimea canalului, se folosesc îmbinări cu șuruburi spiralate (Fig. 6.8). Dacă θ este unghiul de înclinare al aripioarelor cu axa camerei, atunci debitul de lichid de răcire este Wcool ≈ 1/cosθ. Prin alegerea unghiului de înclinare a nervurilor este posibilă influențarea vitezei de curgere în anumite limite.

Având în vedere că, în conformitate cu profilul gaz-dinamic, diametrul secțiunii duzei se modifică continuu, iar numărul de legături dintr-o anumită zonă trebuie să rămână constant, atunci, în conformitate cu modificarea diametrului secțiunii duzei, treapta dintre legături se va modifica și în zonă (Fig. 6.9).

a) pentru o potecă cu nervuri t min \u003d 2,5 mm, t max \u003d 4 ... 6 mm - la lipirea cu lipituri dure. pentru lipirea prin difuzie tmin= 2 mm, iar înălțimea admisă a căii de răcire aici poate fi redusă la 8 0x כ = 1,2 .. .1,5 mm. Grosimea minima a nervurilor este de 8 p = 1 mm;

b) cu o cale cu ondulații t min \u003d 3,5, t max \u003d 5 ... 7 mm. Grosimea minimă a ondulației este de 8 g = 0,3 mm.

Astfel, numărul de conexiuni de-a lungul camerei se va schimba în mod constant și cu nervuri - în trepte (Fig. 6.11, a) și cu ondulații - în secțiuni separate (Fig. 6. 11, b). Tehnologia de fabricare a nervurilor prin frezare necesită dublarea numărului de nervuri în fiecare secțiune următoare: nervurile anterioare nu sunt întrerupte, iar altele noi sunt frezate între ele. Numărul de conexiuni - ondulații - în secțiunile învecinate este arbitrar, doar la începutul fiecărei secțiuni trebuie să fie t ≥ t min , iar la sfârșit - t≤ t max.

Desigur, alegerea pasului maxim între nervuri sau ondulații în fiecare secțiune sau secțiune trebuie justificată prin calcule de rezistență.

Pentru a îndeplini simultan cerințele de răcire și rezistență fiabile, peretele interior al camerei de ardere trebuie să fie adesea realizat din materiale diferite. De exemplu, în secțiunile cele mai solicitate termic ale părților subsonice și critice ale duzei, pentru perete se folosesc aliaje de cupru, iar în rest este folosit oțel.

În cele din urmă, comparând două tipuri de conexiuni cochilie - cu nervuri și ondulații, putem observa următoarele.

1. Nervurile au o singură joncțiune - cu învelișul exterior, în timp ce ondulațiile au două joncțiuni, cu pereții exterior și interior. Având în vedere că ultima joncțiune este „fierbinte”, atunci, în mod natural, rezistența sa este mai mică decât joncțiunea „rece”. În consecință, atunci când se folosesc ondulații, rezistența de aderență a cochiliilor, celelalte lucruri fiind egale, va fi mai mică decât la utilizarea nervurilor.

2. Producerea nervurilor prin frezarea lor pe carcasa interioară este mult mai simplă și mai fiabilă decât producția de secțiuni ondulate.

3. Calitatea conexiunii peretelui, lipit de nervuri, este mai ușor de controlat (de exemplu, este mai ușor de descifrat imaginile obținute la aparatul cu raze X). Acest lucru se datorează faptului că în cazul ondulațiilor această lucrare devine mult mai complicată din cauza suprapunerii unuia și a celorlalte rânduri de joncțiuni, precum și datorită deformării și mișcării ondulațiilor în timpul asamblării, aspirării, lipirii etc.

4. Când pasul dintre nervuri și ondulații scade, ondulațiile aglomerate zona de curgere a căii de răcire într-o măsură mai mare decât nervurile. Acest lucru se vede clar din fig. 6.12. Rețineți că factorul de dezordine este înțeles ca raportul dintre zonele secțiunii transversale ale traseului de răcire „liber”, adică fără elemente aglomerate, la real, i.e. secțiune aglomerată a unui tract dat de aceeași înălțime.

O blocare mare a secțiunii de curgere a căii de răcire necesită o creștere corespunzătoare a înălțimii căii de răcire pentru a asigura un debit dat de lichid de răcire, care, desigur, va crește masa camerei. În plus, o cale de răcire puternic blocată va avea și o rezistență hidraulică crescută.

Toate acestea duc la faptul că majoritatea camerelor motoarelor au în prezent nervuri frezate drept legături, inclusiv la chiar și în secțiunile supersonice ale duzei, din oțel.

Avantajul principal motoare diesel- acestea sunt costuri scăzute ale combustibilului, deoarece motoarele de acest tip au un consum specific scăzut de combustibil în condiții de funcționare de bază, iar combustibilul în sine este vizibil mai ieftin decât benzina în multe țări.

Printre dezavantajele motorineiÎn comparație cu motoarele pe benzină, acestea includ: indicatoare de putere relativ scăzută, echipamente cu combustibil mai scumpe de fabricat și întreținut, calități de pornire mai slabe, emisii crescute ale unor componente toxice cu gazele de eșapament și niveluri crescute de zgomot.

Performanța economică și de mediu a unui motor diesel de automobile depinde în primul rând de caracteristicile procesului de lucru și, în special, de tipul camerei de ardere și a sistemului de injecție a combustibilului. Camerele de ardere ale unui motor diesel sunt împărțite în separat(camera vortex și precamera), semidivizatși nedivizat .

Motoarele diesel cu o singură cameră sunt uneori denumite motoare cu injecție directă.

Motoare diesel cu cameră de ardere divizată instalat de obicei pe camioane ușoare și mașini. Acest lucru este determinat de necesitatea reducerii nivelului de zgomot și a muncii mai puțin rigide. Când pistonul se apropie de PMS, aerul din volumul principal al camerei de ardere este deplasat în cel suplimentar, creând în acesta o turbulență intensă de încărcare, care contribuie la o mai bună amestecare a picăturilor de combustibil cu aerul. Dezavantajele motoarelor diesel cu cameră de ardere divizată sunt: ​​o ușoară creștere a consumului de combustibil din cauza pierderilor crescute la mediul de răcire din cauza suprafeței crescute a camerei de ardere, pierderi mari datorate fluxului de încărcătură de aer în camera suplimentară și amestecul care arde înapoi în cilindru. În plus, performanța la pornire se deteriorează.

Motoare diesel cu camera de ardere nedivizata au un consum redus de combustibil și sunt mai ușor de pornit. Dezavantajul lor este rigiditatea crescută a muncii și, în consecință, un nivel ridicat de zgomot.

Pentru arderea completă a combustibilului, producătorul alege raportul optim între numărul de orificii pentru duză de la duză și intensitatea încărcăturii vortexului din cilindru - astfel încât jeturile de combustibil să acopere complet întreaga încărcătură de aer. Cu cât găurile duzei sunt mai mici, cu atât mișcarea de rotație a încărcăturii ar trebui să fie mai intensă. Pentru motoarele diesel în patru timpi, mișcarea de rotație a aerului în timpul cursei de admisie este asigurată de aranjarea tangențială a canalului de admisie, prezența unui ecran la supapă și a canalului elicoidal (în formă de melc) în fața admisiei. supapă. În procesul de compresie, când pistonul se apropie de PMS, aerul curge din spațiul de deasupra pistonului în camera de ardere din piston, crescând intensitatea mișcării de rotație a încărcăturii proaspete. Prin urmare, atunci când reparați motoarele diesel, este necesar să vă asigurați că spațiul dintre coroana pistonului și chiulasa corespunde valorii specificate de instrucțiuni. Cu un decalaj mai mare, intensitatea turbulenței de sarcină va fi insuficientă, cu una mai mică la sarcini mari, poate apărea o lovitură de piston din loviturile sale în cap. În timpul montării motorului diesel, acest decalaj este verificat prin instalarea plăcilor de plumb pe fundul pistonului și derularea arborelui cotit după strângerea șuruburilor capului.

Pornirea motorului diesel:

Motoarele diesel cu cameră de ardere divizată (camera vortex sau precamera) au calități de pornire semnificativ mai slabe decât motoarele diesel cu cameră nedivizată.

Pentru a facilita pornirea, motoarele diesel cu cameră despicată sunt echipate cu bujii incandescente electrice instalate în precamera sau camera de turbionare. Mai rar, bujiile sunt instalate în motoarele diesel cu injecție directă.

Lumânările sunt de tip deschis și închis, cu o spirală incandescentă sau un element de încălzire. Sunt produse de aceleași companii ca și bujiile. Carcasa lumânării este amplasată în camera de ardere a unui motor diesel, astfel încât conul de combustibil atomizat să cadă doar pe vârful său fierbinte.

Într-o perioadă în care toxicitatea gazelor de eșapament era estimată prin emisia de CO și CH (hidrocarburi), s-a remarcat în presa generală că motoarele diesel au cea mai scăzută toxicitate dintre toate motoarele cu ardere internă. Cu toate acestea, mai târziu, când benzinele comerciale au început să fie produse fără lichid etil, iar motoarele pe benzină au început să fie echipate cu convertoare catalitice cu trei căi care reduc conținutul de CO, CH, NOx cu 90-95%, toxicitatea scăzută a motoarelor diesel în comparație cu motoarele pe benzină au început să fie reduse modest.

Toxicitatea crescută a motoarelor diesel este determinată de următorii factori:

Primul este eficienta slaba a convertoarelor catalitice. Acest lucru se datorează faptului că raportul de compresie și, prin urmare, raportul de expansiune al motoarelor diesel este mult mai mare decât cel al motoarelor pe benzină. Prin urmare, temperatura gazelor de evacuare este insuficientă pentru munca eficienta neutralizatori. În acest sens, nu este posibilă reducerea emisiilor de oxizi de azot, care sunt de câteva zeci de ori mai toxici decât CO.

Al doilea factor este emisii crescute în unele moduri, în special în timpul încălzirii, produse de ardere incompletă cu miros neplăcut caracteristic (acroleină, aldehide etc.), dintre care multe sunt cancerigene. În al treilea rând - particulele de funingine sunt purtători de agenți cancerigeni. Odată ajunse în tractul respirator, provoacă tumori canceroase. Datorită faptului că niciuna dintre țări nu are încă analizoare de gaz de mare viteză, nu există nicio modalitate de a standardiza eliberarea acestora. Prin urmare, legiuitorii folosesc indicatori indirecți - limitând emisiile de hidrocarburi și particule.

Principalele cauze ale toxicității crescute și ale consumului crescut de combustibil al motoarelor diesel sunt următoarele:

Calitate slabă a combustibilului

Încălcarea sistemului de alimentare cu combustibil (raport prea scăzut de aer în exces, alimentare neuniformă cu combustibil la cilindri, deplasarea fazelor de injecție, alimentare neuniformă cu combustibil între cicluri),

Consum crescut de ulei pentru deșeuri din cauza uzurii pieselor din grupul cilindru-piston,

La motoarele cu turbo, presiunea de supraalimentare este prea scăzută.

Una dintre principalele caracteristici ale motorinei este numărul de cetanic, care indică capacitatea de a se autoaprinde.

Se determină pe o mașină cu un singur cilindru prin comparație cu un amestec de combustibil de referință selectat astfel încât perioada de întârziere la aprindere să fie aceeași cu cea a combustibilului testat. Valoarea indicelui cetanic trebuie să fie de cel puțin 45. Depinde de compoziție chimică combustibil și prezența aditivilor speciali în acesta. O creștere a numărului de cetanic se realizează prin creșterea conținutului de hidrocarburi de parafină din combustibil. În același timp, calitățile de pornire sunt îmbunătățite, totuși, cu un număr cetanic de 50 ... 55, completitatea arderii se înrăutățește.

În camerele de ardere, energia internă a combustibilului în timpul arderii este transformată în energia potențială a fluidului de lucru. Turbinele cu gaz moderne folosesc combustibili lichizi sau gazoși. Arderea combustibilului necesită un agent oxidant, care este oxigenul din aer. Aerul sub presiune intră în camera de ardere după compresor.

Când combustibilul este ars, se formează gaze de ardere la temperatură înaltă, care sunt amestecate cu aer suplimentar. Gazul fierbinte rezultat (fluidul de lucru) este trimis la turbina cu gaz.

Fig.1. Camera de ardere GTU:
1 - alimentare cu combustibil, 2 - registru, 3 - tub de flacără,
4 - mixer, 5 - zona de amestecare, 6 - zona de ardere,
7 - corp, 8 - dozator de combustibil (duză)

Cea mai simplă cameră de ardere a unei instalații cu turbină cu gaz (Fig. 1) constă dintr-un distribuitor de combustibil 8, un registru de aer primar 2, un tub de flacără 3 și un mixer 4, care sunt amplasate într-o carcasă 7. Carcasa este încărcată cu presiune. din interior.

Dozatorul de combustibil (arzător sau duză) 8 furnizează combustibil în zona de ardere 6. Tot aerul furnizat camerei de ardere este împărțit în două fluxuri. O parte mai mică a aerului (aerul primar) în cantitatea necesară pentru menținerea procesului de ardere intră prin registrul 2 în zona de ardere. Majoritatea aerului (aerul secundar) nu participă la procesul de ardere, ci trece între corpul 7 și tubul de flacără 3, răcindu-l. Apoi, după trecerea prin mixerul 4, acest aer este amestecat cu produsele de ardere în zona de amestecare 5, răcindu-le la o temperatură predeterminată.

Proiectarea camerei de ardere a instalațiilor cu turbine cu gaz depinde de scopul și schema turbinei cu gaz, de parametrii ciclului acesteia și de tipul de combustibil. În același timp, există o serie de caracteristici prin care este posibilă împărțirea camerelor de ardere ale turbinelor cu gaz în mai multe tipuri.

Tipuri și tipuri de camere de ardere ale instalațiilor cu turbine cu gaz

Deci, camerele de ardere sunt la distanță și încorporate. Cele la distanță sunt situate în afara carcasei turbinei și compresorului și sunt conectate la acestea sau la regenerator prin conducte, în timp ce cele încorporate sunt amplasate direct în carcasă.

Camerele exterioare de ardere, cel mai adesea utilizate în turbinele cu gaz staționare și mai rar în cele de transport (locomotiva de navă și autovehicul), sunt bine combinate cu regenerarea.

Fig.2. Instalații cu turbine cu gaz cu camere de ardere la distanță (a) și încorporate (b):
1 - compresor, 2 - turbina, 3 - camera de ardere, 4 - regenerator

Locația camerei de ardere la distanță în turbina cu gaz cu recuperare de căldură și a camerei încorporate sunt prezentate în Fig. 2, a, b

Prin caracteristicile de proiectare, camerele de ardere încorporate pot fi inelare, tubular-anulare și secționale (Fig. 3, a-c), precum și individuale (vezi Fig. 1). Camerele de ardere inelare (Fig. 3a) sunt cele mai ușoare și mai compacte, sunt utilizate într-o schemă GTP simplă și sunt situate între compresor și turbină în jurul rotorului 2.

Fig.3. Camere de ardere încorporate:
a - inelară, b - tubular-inelară, c - secțională;
1, 5 - carcase interioare și exterioare ale corpului, 2 - rotor,
3,4 - învelișuri interioare și exterioare ale țevii captive,
6 - registre, 7 - conducte de transfer a flăcării,
c - tub de flacără, 9 - corp

Volumul de lucru al camerei inelare de ardere este un spațiu inelar continuu între carcasele interioare 3 și exterioare ale tubului de flacără. Arzătoarele inelare alimentate cu combustibil lichid sunt utilizate în principal în aviație, de când dimensiuni mari devin nesiguri. În turbinele cu gaz staționare, sunt utilizate camere de ardere cu microflare inelare care funcționează pe gaz.

Camerele de ardere tubular-anulare (Fig. 3b) au mai multe tuburi de flacără 8 amplasate într-o carcasă comună în jurul axei turbocompresorului (de obicei 6-12 dintre ele) și conectate prin conducte ramificate 7 pentru transferul flăcării. Acest lucru este necesar în timpul pornirii, precum și stingerea accidentală a pistoletului într-unul dintre tuburile de flacără. Aerul secundar spală tuburile de flacără din exterior. Produsele de ardere intră în conducta inelară comună și din aceasta în turbina cu gaz.

Camerele de ardere secționale ale instalațiilor cu turbine cu gaz (Fig. 3, c) constau din mai multe camere identice combustie, situate în jurul axei turbocompresorului în carcase proprii 9, legate prin conducte de ramificație 7. Produsele de ardere intră în turbină dintr-un colector inelar comun. Camerele de ardere secționale sunt cele mai mari ca dimensiune, dar cele mai convenabile pentru reparații, deoarece dezasamblarea tuturor camerelor de ardere în acest caz nu este necesară.

În prezent, în turbinele cu gaz staționare, în special cele de transport, camerele de ardere sunt din ce în ce mai utilizate, combinând caracteristicile celor tubular-anulare, secționale și individuale.

În plus, camerele de ardere pot fi împărțite în funcție de tipul de combustibil ars - lichid, gazos, solid.

Camerele de ardere în care se ard combustibili lichizi și gazoși diferă prin dimensiunea arzătoarelor, iar pentru arderea combustibililor solizi au dispozitive suplimentare pentru îndepărtarea cenușii. Până acum, camerele de ardere pentru arderea combustibililor solizi sunt în funcțiune de probă.

În funcție de direcția de curgere, camerele de ardere sunt împărțite în flux direct și contracurent. În flux direct, produsele de ardere și aerul au aceeași direcție, iar în contracurent direcția lor este opusă.

Camerele de ardere sunt, de asemenea, împărțite în funcție de numărul de arzătoare de pe un tub de flacără în cele cu un singur arzător și cu mai multe arzătoare (Fig. 4).

Fig.4. Cameră de ardere cu mai multe arzătoare:
1 - corp tub de flacără, 2 - registre,
3 - canale pentru trecerea aerului

Unul dintre elementele principale ale oricărei camere de ardere este tubul de flacără. Figura 5 prezintă un tub de flacără constând din carcase separate introduse unul în celălalt. Între carcase rămâne un spațiu, deoarece acestea sunt separate unul de celălalt printr-o bandă ondulată sudată de carcasa exterioară prin sudare prin contact.

Fig.5. Tub de flacără din scoici:
1 - scoici, 2 - registru, 3 - mixer, 4 - bandă ondulată

Fig.6. Tub de flacără cu pereți dubli (a) și schemele sale de răcire (b, c, d):
1 - registru, 2.3 - pereți exteriori și interiori, 4 - mixer,
5 - aripioare, 6 - găuri pentru trecerea aerului, 7 - știfturi,
8 - perete interior ondulat

Fig. 6a prezintă un tub de flacără cu pereți dubli, iar Fig. 6b-d prezintă diferite scheme pentru răcirea acestuia. Peretele interior 3 (fig. 6, b, c) poate avea nervuri 5 pe care se sprijină peretele exterior 2, sau să nu le aibă. Peretele interior poate fi și ondulat (Fig. 6d) și este atașat de peretele exterior cu știfturi speciali 7.

O atenție deosebită se acordă organizării răcirii tubului de flacără, deoarece temperatura mediului din interiorul acestuia ajunge la 1500-1800°C. În tubul de flacără prezentat în Fig. 5, o cantitate mică de aer secundar trece în fantele inelare dintre carcase și formează o peliculă protectoare pe suprafața sa interioară care separă peretele tubului de flacără.

Un astfel de strat este creat în orice schemă de răcire. Găurile 6 sunt făcute în pereții tubului de flacără cu pereți dubli (Fig. 6, a-d), prin care trece aerul de răcire, creând o peliculă de protecție. În plus, se utilizează răcirea simultană prin fante și găuri inelare.

Căldura este transferată către pereții tubului de flacără în principal de la torța luminoasă a flăcării prin radiație. În ciuda răcirii, pereții tuburilor de flacără sunt fierbinți și, prin urmare, sunt fabricați din oțel rezistent la căldură. Duzele sunt proiectate să alimenteze combustibil lichidîn camera de ardere. Eficiența arderii combustibililor lichizi depinde în primul rând de calitatea atomizării. În caz de atomizare slabă, apare subardere mecanică, care determină scăderea eficienței, cocsificarea camerelor de ardere și pericolul distrugerii traseului de curgere a turbinei prin acumularea de cocs detașată.

Combustibilul lichid nu arde, vaporii lui ard. Rata de evaporare a picăturilor este proporțională cu suprafața lor. Cu cât combustibilul este mai bine atomizat, cu atât este mai mare zona de contact cu aerul și cu atât se evaporă și arde mai repede.

Duzele trebuie să asigure calitate superioară pulverizare în toate modurile de funcționare posibile (consumul de combustibil poate varia de la 10 la 100%), au un design simplu și sunt interschimbabile.

Pentru atomizarea combustibilului lichid în turbinele cu gaz se folosesc două tipuri de duze: mecanice și pneumatice. Avantajul duzelor mecanice este compactitatea, cost scăzut energie pentru atomizare și interacțiune cu succes a pistoletului cu combustibil cu un ghidaj de aer de tip turbion. În duzele pneumatice, combustibilul este zdrobit folosind aer comprimat sau abur, pentru care turbina cu gaz trebuie să aibă o sursă a acestora. Presiunea aerului sau a aburului trebuie să fie mult mai mare decât presiunea din camera de ardere, care este principalul dezavantaj al duzelor pneumatice.

Luați în considerare principiul de funcționare a duzelor de diferite tipuri.

Cea mai simplă duză mecanică (Fig. 7) are un pulverizator, care este realizat sub forma unui corp cilindric 1 și inserție 3.

Fig.7. Duza mecanica GTU:
1 - corp, 2 - canale pentru alimentare cu combustibil, 3 - insert,
4 - camera vortex, 5 - canal tangențial, 6 - duză

Combustibilul lichid din camera situată între corp și inserție intră în camera de turbionare 4 prin canalele tangențiale 5, se învârte și curge în afara duzei 6 sub forma unui jet inelar, cu viteză, se descompune sub acțiunea forțelor hidrodinamice, mai întâi. în bucăți mari de film II și apoi în picături mici III.

Fig.8. Schema formării picăturilor de combustibil atunci când curge dintr-o duză

Puteți modifica consumul de combustibil în cea mai simplă duză schimbând presiunea din fața acesteia. Cu toate acestea, finețea atomizării depinde de diferența de presiune. Reducerea consumului de combustibil cu 60% duce la o creștere a diametrului picăturilor de 1,85 ori. O astfel de pulverizare este nesatisfăcătoare.

Cel mai simplu mod de a-l îmbunătăți este înlocuirea unui atomizator cu o singură duză cu unul de grup format din 3-6 duze. În același timp, debitul este modificat în principal prin oprirea duzelor individuale, iar presiunea în fiecare dintre ele este reglată în limite înguste.

Fig.9. Duză mecanică cu secțiune transversală variabilă a canalelor tangențiale:
1 - carcasă, 2 - insert, 3 - piston, 4 - canale tangențiale, 5 - duză

Prin complicarea designului duzei, este posibilă modificarea consumului de combustibil prin schimbarea secțiunilor canalelor tangențiale (Fig. 9). Inserția 2 are mai multe orificii 4 de lungimi diferite. Când pistonul 3 se mișcă, zona secțiunii de trecere a acestora se modifică și, în consecință, consumul de combustibil prin duză.

Fig.10. Duza mecanica cu reflux:
1 - carcasă, 2 - insert, 3 - supapă, 4 - cameră de îndepărtare a combustibilului,
5 - turbion, 6 - duză

Se folosește și reglarea consumului de combustibil prin retur (Fig. 10). În astfel de duze, nu tot combustibilul care intră în ele intră în camera de ardere. O parte din camera 4 revine la admisia pompei de combustibil (pentru recirculare).

Prin deplasarea supapei 3, este posibilă reglarea cantității de combustibil returnat și, în consecință, modificarea debitului acestuia prin duza 6 în camera de ardere. Injectoarele bazate pe acest principiu de funcționare sunt simple și fiabile, dar necesită un consum mare de combustibil în circulație.

Fig.11. Duza pneumatica:
1 - corp, 2 - fir bandă, 3 - insert,
4 - găuri pentru alimentarea cu combustibil, 5 - gol

În corpul 1 al duzei pneumatice (Fig. 11) se află o inserție 3, pe suprafata exterioara care este realizat din canalele cu filet de bandă 2, iar în interior - găurile 4 pentru alimentarea cu combustibil. Aerul este furnizat în spațiul 5 dintre carcasă și inserție sub presiune înaltă. Combustibilul din orificiul 4 al insertului intră în fiecare dintre canalele firului de bandă și este zdrobit în picături în fluxul de aer. Unghiul de tăiere se modifică pe măsură ce se modifică unghiul de avans al firului benzii.

Fig.12. Densitatea de irigare prin duze mecanice (a) și pneumatice (b).

Duzele mecanice furnizează combustibil în spațiul care coincide cu conul de pulverizare (Fig. 12, a), iar cele pneumatice - în centrul pistolului (Fig. 12, b), iar fracțiile mai mici sunt situate de-a lungul periferiei sale, care este o avantajul acestor duze.

Arzatoarele sunt folosite pentru a arde combustibili gazosi. Deoarece debitele volumetrice ale combustibilului gazos sunt mari, dimensiunea arzătoarelor este, de asemenea, mare.

Arzătoarele de toate tipurile au părți interioare și exterioare ale corpului, în spațiul inelar între care este furnizat aer. Gazul intră prin cavitate. Aerul iese din arzatoare dintre lame.

În mod obișnuit, arzătoarele sunt echipate cu duze care permit și utilizarea combustibililor lichizi.

Camere de ardere Următoarele tipuri de camere de ardere sunt utilizate în mod predominant în motoarele moderne pe benzină cu supape în cap: semisferice, polisferice, pane, plat-ovale, în formă de pară, cilindrice. Există opțiuni mixte pentru camerele de ardere. Forma camerei de ardere este determinată de locația supapelor, forma coroanei pistonului, locația lumânării și, uneori, două bujii și prezența deplasatoarelor. La proiectarea unui motor, luând în considerare combustibilul utilizat și raportul de compresie dat, camerele de ardere sunt impuse următoarele cerințe: viteze mari ardere, reducerea cerințelor pentru numărul octanic al combustibilului, pierderi minime cu lichid de răcire, toxicitate scăzută, fabricabilitate. Acest lucru este determinat de următoarele condiții:

Compactitatea camerei de ardere;
- turbulizarea eficientă a amestecului în timpul arderii;
- raportul minim de suprafață

Camere de ardere la volumul de lucru al cilindrilor. După cum sa menționat deja, una dintre modalitățile de a crește eficiența efectivă a motorului este creșterea raportului de compresie. Principalul motiv pentru limitarea raportului de compresie este riscul unor procese anormale de ardere (detonare, aprindere strălucitoare, vuiet etc.). Pentru motoarele în serie moderne cu rapoarte de compresie suficient de mari, creșterea lor ulterioară va avea un efect relativ mic și este asociată cu necesitatea de a rezolva o serie de probleme. În primul rând, este apariția detonației. Ea este cea care determină cerințele pentru mărimea raportului de compresie și forma camerei de ardere. După aprinderea amestecului de lucru de la o scânteie, frontul de flacără se răspândește prin camera de ardere, presiunea și temperatura din această parte a încărcăturii cresc la 50 ... 70 bar și 2000 ... La o turație mică a arborelui cotit, în special la motoarele cu diametre mari de cilindri, timpul pentru aceste reacții este uneori suficient pentru ca partea reziduală a încărcăturii să se ardă la viteze mari (până la 2000 m/s).

Declanșarea arderii provoacă propagarea undelor de șoc prin camera de ardere cu viteză mare, provocând zgomot metalic, denumit uneori zgomot degete. Unda de șoc, care distruge stratul de gaze din apropierea peretelui cu o temperatură scăzută, contribuie la creșterea transferului de căldură către pereții cilindrilor, camerele de ardere, plăcile supapelor, fundul pistonului, determinând supraîncălzirea acestora și creșterea pierderilor de căldură în motor. Lucrul cu detonație puternică duce la o supraîncălzire generală a motorului, o deteriorare a puterii și indicatori economici. În timpul conducerii pe termen lung, cu detonație intensă, începe erodarea pereților camerei de ardere, topirea și zgarierea pistonului, uzura crescută a părții superioare a cilindrului din cauza ruperii peliculei de ulei, ruperea punților dintre caneluri ale segmentelor de piston și zgârieturi ale oglinzii cilindrului, arderea garniturii chiulasei. Printre factorii care afectează cerințele pentru numărul octanic al combustibilului se numără compactitatea camerei de ardere, caracterizată prin gradul de creștere a volumului părții arse a amestecului (în % din volumul total al camerei de ardere) ca frontul de flacără condiționat se îndepărtează de lumânare. Cele mai compacte sunt camerele de ardere semisferice, de tip cort, care au cerințe reduse pentru numărul octanic. Cu toate acestea, pentru a crește raportul de compresie la 9,5 ... 10,5 în camerele semisferice sau polisferice, uneori este necesar să se facă convexă a coroanei pistonului, ceea ce înrăutățește semnificativ gradul de compactitate și, în consecință, crește cerințele pentru cifra octanică, ceea ce crește cu 3 ... 5 unități. La motoarele moderne cu 4 supape într-un cilindru, bujia este situată în centrul camerei de ardere. Aceasta oferă gradul maxim de acumulare de volum.

Un alt parametru care caracterizează calitățile anti-detonare este gradul de turbulență a amestecului în timpul procesului de ardere. Intensitatea turbulenței depinde de viteza și direcția fluxului de amestec la intrarea în camera de ardere. O modalitate de a crea turbulențe intense este creșterea zonei deplasatorului (volumul situat între coroana pistonului și planul chiulasei) pentru a turbuliza încărcarea pentru a crește viteza de ardere. Deplasatoarele au camere de ardere ovale, în formă de pană, în formă de pară. La înlocuirea unei camere de ardere plat-ovală cu una în formă de pară, mărind astfel suprafața deplasatorului, reducând în același timp înălțimea acesteia, a fost posibilă creșterea raportului de compresie cu 0,5 fără a modifica cerințele pentru octanul combustibilului, datorită căruia consumul de combustibil a scăzut cu 5 ... 7 %, iar puterea a crescut cu 4 ... 5 %. Pentru motoarele UZAM 331 si pentru unele motoare camioane(ZIL-508.10) pentru a crea o mișcare de încărcare vortex în fața supapei de admisie, canalul a fost făcut în formă de melc. Cu toate acestea, la viteze mari de amestec, acest lucru a dus la o creștere a rezistenței și, în consecință, la o scădere a indicatorilor de putere. Prin urmare, cele mai recente modele de motoare UZAM sunt produse cu o admisie convențională. Camerele de ardere cilindrice semisferice, polisferice, practic nu au deplasator, prin urmare calitățile lor anti-detonare (din punct de vedere al indicelui de detonare) sunt inferioare camerelor cu deplasatoare. În producția de masă a motoarelor din cauza abaterii dimensiunilor părților mecanismului manivelă și a volumului camerei de ardere, raportul real de compresie al motorului unui model poate diferi cu o cantitate semnificativă (într-o unitate). Prin urmare, pentru o mașină de același model, sunt adesea necesare benzine cu octanism diferit. Raportul real de compresie poate fi determinat aproximativ folosind un manometru de compresie.

A - emisferic; b - emisferic cu deplasator; c - sferic; g - cort; d - oval plat; e - pană; h - camera de ardere cilindrică în piston; g - semipană cu o parte a camerei în piston;