Câmaras de Combustão de Alto Desempenho em Liga de Níquel Waspaloy e Titânio Grau 9 para Aplicações Aeroespaciais e Energéticas

Vídeo

Queimador de Turbina a Gás: O Núcleo Quente da Conversão de Energia

Durante a operação, o ar comprimido de alta pressão pelo compressor entra na câmara de combustão através da entrada de ar. Parte do ar é rotacionada pelo swirler, e o bico de combustível pulveriza o combustível na câmara de combustão para se misturar completamente com o ar em rotação. Este processo de mistura é crucial para a eficiência da combustão. Uma boa mistura pode fazer com que o combustível queime completamente no menor tempo possível e libere uma grande quantidade de energia térmica.

A câmara de combustão deve ser capaz de suportar as temperaturas extremamente altas geradas durante o processo de combustão. Para enfrentar esse desafio, além do uso de materiais resistentes a altas temperaturas, também são empregadas uma série de tecnologias de resfriamento. Por exemplo, ao projetar canais de resfriamento nas paredes da câmara de combustão, ar refrigerante é introduzido para reduzir a temperatura da parede. Ao mesmo tempo, revestimentos térmicos de barreira podem reduzir eficazmente a transferência de calor do gás combustível para a parede da câmara de combustão, garantindo assim a integridade estrutural e a vida útil da câmara de combustão em ambientes de alta temperatura.

Durante o processo de combustão, as mudanças de pressão dentro da câmara de combustão precisam ser controladas efetivamente. Por um lado, é necessário garantir que a pressão gerada pela combustão possa impulsionar eficientemente a turbina para girar; por outro lado, é preciso evitar que uma pressão excessiva cause danos à estrutura da câmara de combustão ou outros problemas de segurança. Portanto, o design estrutural da câmara de combustão e o ajuste dos parâmetros operacionais devem levar em consideração o controle de pressão e geralmente trabalham em conjunto com o sistema de controle geral do gás turbine para manter um ambiente de pressão estável.

Ponto de partida da conversão de energia: A câmara de combustão é o elo inicial da conversão de energia na turbina a gás. Ela converte a energia química do combustível em energia interna de um gás de alta temperatura e alta pressão por meio da combustão, fornecendo uma fonte de energia para o trabalho subsequente da turbina. Se o desempenho da câmara de combustão for ruim, como combustão incompleta ou baixa eficiência na conversão de energia, isso afetará diretamente a potência de saída e a eficiência de todo o sistema da turbina a gás.
Impacto na estabilidade do sistema: O estado de funcionamento da câmara de combustão afeta diretamente a estabilidade do sistema de turbina a gás. Um processo de combustão estável pode garantir que a turbina a gás opere suavemente em várias condições de operação (como diferentes cargas, velocidades, etc.). Por outro lado, se a câmara de combustão apresentar problemas como combustão instável, extinção da chama ou flashback, pode causar vibrações aumentadas na turbina a gás, flutuações na potência de saída e até mesmo falhas no sistema e acidentes de segurança.