اجزای اصلی محفظه احتراق (۲)

محفظه احتراق موتور­­های توربینی شامل سه قسمت اصلی دیفیوزر ورودی، کلاهک و لاینر می­ باشد. مضافاً این­که  قسمت­ها و المان­های دیگری مانند سوخت­ پاش­ها، جرقه­ زن، بدنه خارجی محفظه احتراق، چرخاننده هوای اولیه (البته اگر استفاده شود) مورد نیاز است. عبارت ناحیه احتراق به ناحیه­ ای از محفظه احتراق اطلاق می­شود که بین کلاهک و لاینر قرار دارد. این قسمت­ها در شکل زیر نشان داده شده­ اند.

تصویر محفظه احتراق

برای اینکه تصور بهتری از هندسه محفظه داشته باشید، شکل زیر را نیز ببینید که برش خورده یک محفظه احتراق است:

محفظه احتراق حلقوی (annular type)

محفظه احتراق با اتاقک های جدا (can type)

دیفیوزر ورودی (Inlet Diffuser)

هدف دیفیوزر ورودی کاهش سرعت هوای خارج شده از کمپرسور و تحویل آن به صورت یکنواخت و پایدار به محفظه احتراق می­باشد. طراحی دیفیوزر ورودی در واقع یک سازگاری بین کوچک بودن ابعاد آن، افت فشار و یکنواخت بودن جریان خروجی از دیفیوزر است.

در طراحی­ های کنونی بیشتر از دیفیوزر­های با دیواره ­های انحنا­دار و دیفیوزر­های طرح­دار استفاده می­شود. به علت تغییرات گسترده در مشخصات جریان در اثر وجود کمپرسور، دیفیوزرهای با دیواره­ های انحنا­دار همیشه نمی­توانند یک جریان یکنواخت و جدایی­ ناپذیر در شرایط کارکرد ایجاد کنند. این یک مشکل اساسی در طراحی دیفیوزر­های با طول کوتاه می­باشد. در حالی­که بسیاری از سیستم­ ها به این نوع دیفیوزر نیاز دارند.

بنابراین، تمایل به سمت استفاده از دیفیوزر­های ترکیبی دامپ وانحنا­دار وجود دارد. اگرچه این نوع طراحی تا قدری افت فشار کل بیشتری ایجاد می­کند، با این حال در همه شرایط پروازی باعث جلو­گیری از حالت واماندگی در ورودی دیفیوزر می­گردد. به عبارت دیگر این ترکیب طراحی شده باعث قرار گیری جدایی جریان در یک نقطه ثابت در تمام رژیم­های جریانی و فاز­های پروازی می­گردد که این امر پیش­بینی مشخصات جریان را در تمامی فاز­ها ممکن می­سازد.

کلاهک (Dome)

دماغه ورودی، جریان هوا را به دو بخش هوای اولیه و قسمت دوم شامل هوای ورودی ثانویه، هوای رقیق­ سازی و هوای خنک­ کاری، تقسیم می­کند. دماغه ورودی، جریان هوا را به قسمت کلاهک محفظه احتراق هدایت می­کند و باعث پخش شدن جریان می گردد و به این سبب طول دیفیوزر ورودی را کاهش می­دهد. کلاهک محفظه احتراق برای تولید سطحی به منظور ایجاد جریان آشفته و جریان برشی در نزدیکی نازل سوخت پاش طراحی شده است. که این امر باعث اسپری شدن و ریز شدن سوخت و مخلوط شدن آن با هوا می­گردد. دو نوع کلاهک اولیه و پایه­ ای با بدنه پرتا ب­کننده و تثبیت­کننده چرخان وجود دارد. نوع پرتاب ­کننده تاکنون استفاده می­شده است اما نوع تثبیت­ کننده در محفظه ­های احتراق مدرن کنونی استفاده شده­ است.

لاینر (Liner)

پروسه احتراق توسط لاینر احاطه می­شود. هم­چنین لاینر باعث ورود هوای ثانویه و نیز هوای خنک­ کننده و رقیق ­سازی به درون محفظه می گردد همچنین لاینر باید برای تحمل نیرو­های حاصل از افت فشار طراحی گردد و دارای مقاومت حرارتی بالایی در مقابل عملکرد­های دما بالا در حالت­های پیوسته و سیکلی باشد. این امر مستلزم استفاده از مواد با مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا و نیز مواد ضد اکسیداسیون مانند آلیاژ هاستولوی به همراه خنک­کاری مداوم محفظه است.

دو فیلم زیر را ببینید: