Способ сжигания сверхбедных топливных смесей в камерах сгорания энергетической микротурбины с помощью стримерного разряда
Закрыть
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
499 7
Ultima descărcare din IBN:
2019-01-14 11:06
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
620.9+621.431 (1)
Общая энергетика (446)
Тепловые двигатели (кроме паровых машин и паровых турбин) (69)
SM ISO690:2012
ГРАЧЕВ, Лев; БУЛАТ, П.; ЕСАКОВ, Игорь; БУЛАТ, М.; ВОЛОБУЕВ, Игорь; УПЫРЕВ, В.. Способ сжигания сверхбедных топливных смесей в камерах сгорания энергетической микротурбины с помощью стримерного разряда. In: Problemele Energeticii Regionale. 2018, nr. 2(37), pp. 70-84. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.1343414
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 2(37) / 2018 / ISSN 1857-0070

Способ сжигания сверхбедных топливных смесей в камерах сгорания энергетической микротурбины с помощью стримерного разряда

Method for Burning Super-Poor Fuel Mixtures in the Combustion Chamber of the Energy Microturbine by Means of the Streamer Discharge

Metoda de ardere a amestecilor de combustibil super-sărace în camerele de ardere a turbinei micro-energetice cu utilizarea descărcării strimer


DOI: 10.5281/zenodo.1343414
CZU: 620.9+621.431
Pag. 70-84

Грачев Лев1, Булат П.23, Есаков Игорь1, Булат М.2, Волобуев Игорь3, Упырев В.2
 
1 Московский радиотехнический институт РАН,
2 Балтийский государственный технический университет «Военмех»,
3 Санкт-Петербургский национальный исследовательский Университет информационных Технологий, Механики и Оптики
 
Disponibil în IBN: 14 septembrie 2018


Rezumat

Работа посвящена проблеме повышения топливной экономичности и снижения вредных выбросов газотурбинных энергетических установок. Традиционно, проблема решается путем сжигания особо бедных топливных смесей, которые с трудом воспламеняются, плохо горят, часто, с возникновением аварийных явлений типа проскока пламени и вибрационного горения. Цель работы найти способ устойчивого сжигания таких смесей. Поставленная цель достигается за счет объемного воспламенения и поддержания горения при помощи резонансного подкритического сверхвысокочастотного стримерного разряда. Разряд зажигается в присутствии инициатора квазиоптическим пучком микроволнового излучения с длиной волны 8.9 - 12.5 см. Существенным элементом новизны является использование для зажигания резонансного способа инициирования разряда, который в 20 - 100 раз экономичнее известных плазменных способов зажигания и стабилизации горения. Метод исследования сочетает эксперимент с математическим моделированием стримерного разряда. Проведенные эксперименты показали гарантированное зажигание бедной топливной смеси на нижней теоретической границе воспламенения с коэффициентом избытка пропана менее 0.55. Обнаружен режим беспламенного горения, когда пламени не видно, но регистрируется выделение тепла в результате экзотермической реакции. Получено устойчивое горение бедной смеси в дозвуковом потоке на скорости до 30 м/с на установке, имитирующей трубчатую камеру сгорания. Обнаружено, что импульсы излучения с малой длиной волны порядка 2.5 см не способны создавать развитую пространственную структуру разряда, следовательно, они бесперспективны для объемного зажигания. В экспериментах при равной подведенной энергии получено увеличение скорости распространения пламени от 2.5 до 4 раз по сравнению с искровым зажиганием. Традиционные малоэмиссионные камеры сгорания имеют большие габариты и весьма сложную конструкцию. Применение описанного в статье метода позволяет создавать существенно более компактные камеры сгорания для энергетических микротурбин.

The paper considers the problem of increasing fuel efficiency and reducing emissions of gas turbine power plants. The aim of the work is to develop a method for burning extra-lean fuel mixtures. The method of ignition by a streamer high-frequency discharge was considered. The discharge was ignited in the presence of the resonator by a quasioptical beam of microwave radiation with a wavelength of 8.9 - 12.5 cm. The resonant ignition method was 20 to 100 times more energy efficient than laser and plasma ignition methods. The method combines an experiment and mathematical modeling of a streamer discharge. The result was the ignition of an extremely lean mixture with an air fuel rate of more than 30. A regime of flameless combustion was detected, when a flame wasn’t visible, but heat generation as a result of a chemical reaction has occurred. Stable combustion of the lean mixture was obtained at a flow rate of up to 30 m/s. These conditions simulated combustion in a tubular combustion chamber. A pulse with a wavelength of about 2.5 cm couldn’t create a streamer discharge and couldn’t be used for multi-point ignition. Burning front speed was 2-4 times higher than in spark ignition. Traditional low-emission combustion chambers have large dimensions and a very complex design. This makes it difficult to use them in microturbine. The application of the method described in the article makes it possible to create significantly more compact low-emission and highly economical combustion chambers for power gas turbine plants

Lucrarea este dedicată subiectului creşterii efectului economic al combustibilului şi reducerii cantităţilor de emisii de la echipamentele energetice cu turbine pe gaz. Tradiţional, problema se soluţionează prin arderea amestecurilor deosebit de sărace, care pot fi inflamate cu greu, ard prost, deseori, cu apariţia situaţiilor de avarie de tip salt al flăcării şi ardere vibrantă. Scopul lucrării - descoperirea metodelor de ardere stabilă a acestor amestecuri. Atingerea scopului se datorează elementului de inflamare în volum şi a menţinerii arderii cu ajutorul descărcării strimer sub-critică de frecvenţă foarte înaltă. Descărcarea se produce în prezenţa iniţiatorului cu fascicul quasi-optic de radiaţie cu microunde cu lungimea de 8,9-12,5 cm. Un element considerabil al inovaţiei este utilizarea pentru aprindere a metodei de rezonanţă la iniţierea descărcării, care are un efect economic de 20-100 ori mai mare în comparaţie cu metodele de aprindere cu plasmă şi totodată, stabilizează arderea. Metoda de cercetare combină experimentul cu modelarea matematică a descărcării strimer. A fost obţinută arderea stabilă a amestecului sărac de combustibil în fluxul sub-sonor la viteza de 30 m/s la instalaţia, ce imite o cameră de ardere tubulară. A fost descoperit, că impulsurile de radiaţie cu lungime mică de undă de ordinul 2,5 cm nu sunt capabile de a crea o structură dezvoltată în volum a descărcării, prin urmare, ele sunt lipsite de perspectivă pentru arderea în volum. În experimentele la energia actualizată egalată a fost obţinută creşterea vitezei propagării flăcării de la 2,4 până la 4 ori în comparaţie cu inflamaţia prin scânteie.

Cuvinte-cheie
микротурбина, сжигание бедных топливных смесей, мало эмиссионная камера сгорания, СВЧ-разряд, стримерный разряд, неравновесная плазма

Google Scholar Export

<meta name="citation_title" content="<p>Способ сжигания сверхбедных топливных смесей в камерах сгорания энергетической микротурбины с помощью стримерного разряда</p>">
<meta name="citation_author" content="Грачев Лев">
<meta name="citation_author" content="Булат П.">
<meta name="citation_author" content="Есаков Игорь">
<meta name="citation_author" content="Булат М.">
<meta name="citation_author" content="Волобуев Игорь">
<meta name="citation_author" content="Упырев В.">
<meta name="citation_publication_date" content="2018/09/01">
<meta name="citation_journal_title" content="Problemele Energeticii Regionale">
<meta name="citation_volume" content="37">
<meta name="citation_issue" content="2">
<meta name="citation_firstpage" content="70">
<meta name="citation_lastpage" content="84">
<meta name="citation_pdf_url" content="https://ibn.idsi.md/sites/default/files/imag_file/70-84.pdf">