Brännkammrar i Inconel 617 och Hastelloy X för Rymd- och Flygteknik GasTurbiner

Video

Gasturbinbrännkammare: Det Heta Hjärtat I Energiomvandlingen

Under driftsfasen går högtrycks luft som komprimerats av kompressorn in i förgasningskammaren genom luftintaget. En del av luften roteras av swirler-n på svenska, och bränsleluckan sprutar bränsle in i förgasningskammaren för att blandas fullständigt med den rotande luften. Denna blandningsprocess är avgörande för förgasningseffektiviteten. God blandning kan göra att bränslet förbränns fullständigt på kortast möjliga tid och släpper en stor mängd värmeenergi.

Förbränningskammaren måste kunna motstå de extremt höga temperaturerna som uppstår under förbränningsprocessen. För att möta denna utmaning används, utöver användning av material som kan motstå höga temperaturer, också en serie av kyltekniker. Till exempel genom att designa kylkanaler på väggen av förbränningskammaren introduceras kyl luft för att minska väggtemperaturerna. Samtidigt kan vedermotsbarrieraklädnader effektivt minska värmetransferen från bränslegasen till väggen av förbränningskammaren, därmed säkerställande strukturell integritet och tjänsteliv för förbränningskammaren i högtemperatursmiljöer.

Under förgasningsprocessen måste tryckförändringarna inom förgasningskammaren kontrolleras effektivt. Å ena sidan är det nödvändigt att säkerställa att trycket som genereras av förgasningen kan driva tornet till rotation; å andra sidan måste man förhindra att övermåttligt högt tryck orsakar skada på förgasningskammarstrukturen eller andra säkerhetsproblem. Därför måste strukturella designen av förgasningskammaren och justeringen av driftparametrarna ta hänsyn till tryckkontroll, och arbetar vanligtvis tillsammans med det totala kontrollsystemet för gasdriven turbin för att bibehålla en stabil tryckmiljö.

Startpunkt för energiomvandling: Förbränningskammaren är den första länken i energiomvandlingen i gasturbinen. Den omvandlar det kemiska energinnehållet i bränslet till högtemperaturs, högtrycksgasens inre energi genom förbränning, vilket ger en kraftkälla för turbinens efterföljande arbete. Om förbränningskammarens prestation är dålig, som ofullständig förbränning eller låg energiomvandlings-effektivitet, kommer det direkt att påverka utgående effekt och effektiviteten hos hela gasturbinsystemet.
Påverkan på systemets stabilitet: Arbetsläget för förgasningskammaren påverkar direkt stabiliteeten i gasturbinssystemet. En stabil förgasningsprocess kan säkerställa att gasturbinen kan fungera smidigt under olika driftförhållanden (som olika laster, hastigheter etc.). Tvärtom, om förgasningskammaren har problem som instabil förgasning, flammens utsläckning eller återvändande eld, kan det orsaka att gasturbinen vibrerar mer, att utgående effekten svänger och kan till och med leda till systemfel och säkerhetsolyckor.