Влияние особенностей конструкции камер сгорания двигателей НК-16СТ, НК-16-18СТ на содержание углекислого газа в продуктах сгорания
Автор: Бакланов А.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
В данной работе рассмотрена конструкция двух камер сгорания газотурбинного двигателя, работающего на природном газе. В одной камере сгорания имеется 32 горелки, в другой - 136 форсунок, расположенных в два яруса во фронтовом устройстве. Основным фактором, влияющим на глобальное потепление, считаются значительные объемы выбросов парниковых газов, в первую очередь углекислого (СО2), выделяющихся в том числе при работе газотурбинных двигателей и энергетических установок. Снижение уровня СО2 путем формирования набора конструктивных мероприятий в камере сгорания - одна из актуальных задач двигателестроения, которую необходимо решить для удовлетворения современных экологических требований, предъявляемых к газотурбинным двигателям, служащим приводами нагнетателей газоперекачивающих агрегатов. Представленное исследование посвящено анализу влияния изменения конструкции камеры сгорания на снижение уровня СО2 в выхлопных газах газотурбинного двигателя НК-16СТ. Рассмотрено две модификации. Первый вариант - серийная камера сгорания с организацией диффузионного горения, второй - модернизированная с измененным фронтовым устройством. Каждая из рассмотренных камер была испытана в составе двигателя. Во время исследования непосредственно в шахте выхлопа производился отбор продуктов сгорания и определялись их концентрации, в том числе содержание СО2. В результате проведенных работ была подтверждена возможность уменьшения уровня концентрации СО2 в продуктах сгорания двигателя до 20 % без ухудшения его параметров. Такого эффекта удалось достигнуть за счет снижения полноты сгорания топлива в камере сгорания. Полученные данные по изменению концентрации СО2 могут быть полезны при выборе наиболее подходящего режима работы двигателя во время его эксплуатации, а представленные подходы к организации процессов горения - использованы разработчиками при проектировании камер сгорания газотурбинных двигателей на природном газе.
Выброс углекислого газа, камера сгорания, газотурбинный двигатель, продукт сгорания, газоперекачивающий агрегат
Короткий адрес: https://sciup.org/148328196
IDR: 148328196 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-4-697-705
Список литературы Влияние особенностей конструкции камер сгорания двигателей НК-16СТ, НК-16-18СТ на содержание углекислого газа в продуктах сгорания
- Lefebvre A. H. Fuel effects on gas turbine combustion-ignition, stability, and combustion efficiency // Am. Soc. Mech. Eng. 1984. Vol. 84, No. CONF-840611.
- Бакланов А. В. Влияние изменения конструкции камеры сгорания на уровень СО2 в выхлопных газах газотурбинного двигателя НК-16СТ // Газовая промышленность. 2022. № 6 (834). С.80-88.
- Маркушин А. Н., Бакланов А. В. Исследование рабочего процесса камер сгорания в составе ГТД // Вестник Самарского ун-та. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, № 3. С. 81-89.
- Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей / Е. А. Гриценко, В. П. Данильченко, С. В. Лукачев и др. Самара: СНЦ РАН, 2002. 527 с.
- Бакланов А. В. Влияние геометрии горелки на характеристики камеры сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Москов. авиац. ин-та. 2021. Т. 28, № 2. С. 86-95.
- Features of commissioning a gas turbine unit with a low-emission combustion chamber / I. E. Vorotyntsev, D. D. Tyulkin, D. G. Fedorchenko, Yu. I. Tsybizov // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1891. Р. 012002.
- Бакланов А. В. Управление процессом сжигания топлива путем изменения конструкции горелки в камере сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Москов. авиац. ин-та. 2018. Т. 25, № 2. С. 73-85.
- Бакланов А. В. Малоэмиссионная камера сгорания диффузионного типа с микропламенным горением для конвертированного авиационного газотурбинного двигателя // Вестник Москов. авиац. ин-та. 2017. Т. 24, № 2. С. 57-68.
- ГОСТ 28775-90. Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным приводом. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2005. 12 с.
- Energy Efficient Engine Combustor Test Hardware-Detailed Design Report / D. L. Burrus, C. A. Charour, H. L. Foltz et al. NASA CR-168301.
- Dodds W. J., Ekstedt E. E. Broad Specification Fuel Combustion Technology Program. Phase II, Final Report, 1989.
- Lefebvre A. H. Influence of Fuel Properties on Gas Turbine Combustion Performance. AFWAL-TR-84-2104, 1985.
- Анализ применимости моделей горения для расчёта многофорсуночной камеры сгорания ГТД / Б. Г. Мингазов, В. Б. Явкин, А. Н. Сабирзянов, А. В. Бакланов // Вестник Самарского гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. С. П. Королёва (нац. исслед. ун-та). 2011. № 5 (29). С. 208-214.
- Канило П. М. Энергетические и экологические характеристики ГТД при использовании углеводородных топлив и водорода. Киев: Наук. думка, 1987. 224 с.
