Можливості ефективного спалювання аміаку в камері згоряння газотурбінного двигуна з турбіною перерозширення
Вантажиться...
Дата
2023
Автори
Сербін С. І.
Колесников А. Б.
Serbin Serhiy I.
Kolesnykov Anatolii B.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Необхідність зменшення впливу енергетики на навколишнє середовище визначає необхідність розробки та адаптації енергоефективних декарбонізованих систем, а також визначення діапазонів їх раціональних параметрів. Метою роботи є дослідження енергетичних і емісійних характеристик процесу горіння газоподібного аміаку в камері згоряння газотурбінного двигуна з перерозширенням. В якості об’єкта дослідження вибрано камеру згоряння для допалювання відхідних газів високотемпературного паливного елемента в складі газотурбінного агрегату з перерозширенням. Для детального прогнозування характеристик камери згоряння,
що працює на аміаку, використано підхід, згідно якому паливоспалюючий пристрій розглядається як сукупність різних хімічних реакторів (гомогенних, проточних), що моделюють основні процеси хімічних перетворень в різних ділянках жарової труби камери згоряння. Розроблено реакторну модель камери згоряння, що працює на газоподібному аміаку, в якій відповідні реактори моделюють первинну зону камери згоряння, зону розбавлення та процеси змішування вторинного повітря, яке подається в відповідні ділянки, з основним потоком. Математична модель ґрунтується на рівняннях збереження маси і енергії для хімічно реагуючої системи. В якості кінетичної схеми горіння газоподібного аміаку в камерах згоряння газотурбінних двигунів використано механізм високотемпературного окиснення аміаку з урахування хімічних реакцій горіння водню, який містить у собі 71 реакцію з 22 компонентами. Розглянуто вплив режимних параметрів камери згоряння на розподіл температури та концентрацій хімічно реагуючих компонентів в об’ємі паливоспалюючого пристрою. Розрахунки робочого процесу камери згоряння проведено для теплової потужності 1,0 МВт, тиску 0,3 МПа та варіюванні коефіцієнта надлишку повітря від 1,41 до 2,03. Показано можливість стабільної роботи камери згоряння на аміаку при умовах ефективного закручення первинного повітря. При цьому час перебування реагентів у первинній зоні камери має перевищувати 0,025 с., що можливо при наявності потужних пристроїв для стабілізації горіння. Результати роботи можуть бути використані при розробці камер згоряння газотурбінних двигунів для декарбонізованих енергетичних систем, а також при організації допалювання продуктів твердооксидних паливних елементів, що працюють в складі гібридних енергетичних установок.
Опис
Сербін, С. І. Можливості ефективного спалювання аміаку в камері згоряння газотурбінного двигуна з турбіною перерозширення = Possibilities of effective ammonia combustion in the combustion chamber of a gas turbine engine operating with over-expansion turbine / С. І. Сербін, А. Б. Колесников // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2023. – № 1 (490). – С. 96–102.