Стенд для наземных испытаний газотурбинного двигателя

 

Использование: при наземных испытаниях газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: при запуске двигателя 3 через шахту 4 всасывания и бокс 1 поступает часть воздуха в двигатель для обеспечения сгорания топлива, а вторая часть в количестве 0,3 - 0,5 от расхода воздуха в двигатель подсасывается на свободном участке выхлопной струи. Далее смесь выхлопных газов с воздухом поступает в теплообменник-холодильник 5 и при прохождении через него температура выхлопных газов снижается до 250 - 350^oС. Очищенные выхлопные газы через шахту выхлопа с глушителем 7 выбрасываются в атмосферу. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, используемым для наземных испытаний ГТД, и может найти применение на серийных и ремонтных заводах и в ОКБ.

Известен стенд для наземных испытаний газотурбинного двигателя, который содержит последовательно установленные шахту всасывания, испытательный бокс с размещенным в нем силоизмерительным устройством для крепления испытуемого ГТД и шахту выхлопа с глушителем выхлопных газов. В таком стенде расход воздуха через шахту всасывания и бокс складывается из расхода через двигатель и расхода, эжектируемого реактивной струей. Количество воздуха, эжектируемого выхлопной струей, должно быть достаточно для снижения температуры выхлопных газов до величины, максимально допустимой по пожаропрочности конструкционных шумо- глушащих материалов (350^оС). При испытании форсажных двигателей расход воздуха, эжектируемый выхлопной струей для ее охлаждения, равен 5-6 расходам его через двигатель.

Учитывая, что нормали на испытательные стенды ограничивают скорости через проходные сечения шахты всасывания и бокса скорости обдува воздухом испытуемого двигателя, потери полного давления и неравномерность полей скоростей и давлений на входе в двигатель, то у таких боксов по условиям аэродинамики соответственно увеличивается в 2-4 раза площадь проходного сечения шахты всасывания, бокса, шахты выхлопа с глушителем, длина бокса, а следовательно, материалоемкость стенда.

Кроме того, в таком стенде выхлопные газы, содержащие вредные вещества (окислы азота, окислы углерода, углеводороды), выбрасываются через глушитель выхлопа в атмосферу, загрязняя окружающую природную среду. Количество выбрасываемых стендом вредных веществ в атмосферу по каждому из компонентов составляет десятки тонн в год. В связи с тем, что расходы смеси выхлопных газов с воздухом в таком стенде составляют большие величины, а известные нейтрализаторы вредных веществ работают при ограниченных температурах (250-350^оС) и объемных расходах (15000-25000 м³/м² ч), то потребуются большие количества нейтрализующих материалов.

Все вышеперечисленное (большие габариты и материалоемкость боксов, шахт всасывания и выхлопа с глушителем, отсутствие нейтрализаторов выхлопной струи и потребные большие объемы нейтрализующих материалов) являются недостатками этого стенда.

Цель изобретения повышение экологичности и снижение материалоемкости путем уменьшения количества воздуха, подсасываемого в выходную струю.

Для этого стенд снабжается нейтрализатором выхлопных газов, устанавливаемым перед глушителем выхлопа, и теплообменником-холодильником, сообщаемым по газовому тракту входом с выходом испытательного бокса, а выходом с входом нейтрализатора.

Предлагаемый стенд представлен схематически на чертеже.

Стенд состоит из бокса 1, внутри которого размещено силоизмерительное устройство 2, на которое устанавливается испытуемый двигатель 3, шахты 4 всасывания. На выходе бокса установлен теплообменник-холодильник 5, который соединен с нейтрализатором 6 выхлопных газов, соединенным выходом с шахтой выхлопа с глушителем 7.

Стенд работает следующим образом.

Испытуемый двигатель 3 закрепляется на силоизмерительном устройстве 2. При запуске двигателя 3 через шахту 4 всасывания и бокс 1 поступает часть воздуха в двигатель для обеспечения сгорания топлива, а вторая часть в количестве 0,3-0,5 от расхода воздуха в двигатель подсасывается на свободном участке выхлопной струи, который необходим из условия измерения силы тяги испытуемого двигателя. Далее смесь выхлопных газов с воздухом поступает в теплообменник-холодильник 5 и при прохождении через него температура выхлопных газов снижается до величины 250-350^оС, которая необходима для эффективной работы нейтрализатора 6 выхлопных газов, в котором выхлопные газы очищаются от вредных компонентов. Очищенные выхлопные газы через шахту выхлопа с глушителем 7 выбрасываются в атмосферу.

В предлагаемом стенде уменьшается количество подсасываемого в выхлопную струю воздуха до величины 0,3-0,5 от расхода воздуха через испытуемый двигатель и, следовательно, уменьшается потребная площадь поперечного сечения шахты всасывания и бокса в 2-4 раза, а также длина бокса по сравнению с известными стендами, где подсасывается в выхлопную струю до 2-6 расходов воздуха от его расхода через двигатель.

Количество потребных нейтрализующих и шумопоглощающих материалов также уменьшится в 2-4 раза. В результате стоимость таких стендов может быть уменьшена в 1,5-2 раза, а также получен дополнительный экономический эффект от исключения выброса в атмосферу вредных веществ.

Предложенные стенды за счет уменьшения скоростей воздушного потока в боксе также обеспечивают более высокие метрологические характеристики при определении тяги испытуемых двигателей, так как значительно уменьшаются входной импульс и неравномерность распределения статических давлений по внешнему контуру двигателя. В таком стенде повышается степень очистки выхлопных газов, поскольку они менее разбавлены атмосферным воздухом.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ НАЗЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий последовательно установленные шахту всасывания, испытательный бокс с размещенным в нем силоизмерительным устройством и шахту выхлопа с глушителем выхлопных газов, отличающийся тем, что, с целью повышения экологичности и снижения материалоемкости путем уменьшения количества воздуха, подсасываемого в выхлопную струю, он снабжен нейтрализатором выхлопных газов, установленным перед глушителем, и теплообменником-холодильником, сообщенным по газовому тракту входом с выходом испытательного бокса, а выходом - с входом нейтрализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1