The Use of Subcritical Streamer Microwave Discharge for Multipoint Ignition of the Fuel Mixture Flow in Microturbine Combustion Chamber
Закрыть
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
801 4
Ultima descărcare din IBN:
2023-04-29 15:04
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
620.9 (564)
Общая энергетика (550)
SM ISO690:2012
ПРОДАН, Николай, ЧЕРНЫШОВ, Павел, ИЛЬИНА, Екатерина, ЛАВРОВ, Павел. Применение подкритического стримерного СВЧ разряда для многоточечного поджигания потока топливной смеси в камере сгорания микротурбины. In: Problemele Energeticii Regionale, 2019, nr. 3(44), pp. 91-100. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562189
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 3(44) / 2019 / ISSN 1857-0070

The Use of Subcritical Streamer Microwave Discharge for Multipoint Ignition of the Fuel Mixture Flow in Microturbine Combustion Chamber

Utilizarea unei descărcări de microunde streamer subcritic pentru aprinderea în mai multe puncte a fluxului amestecului de combustibil în camera de ardere a microturbinei

Применение подкритического стримерного СВЧ разряда для многоточечного поджигания потока топливной смеси в камере сгорания микротурбины

DOI:https://doi.org/10.5281/zenodo.3562189
CZU: 620.9

Pag. 91-100

Продан Николай12, Чернышов Павел1, Ильина Екатерина2, Лавров Павел3
 
1 Балтийский государственный технический университет «Военмех»,
2 Санкт-Петербургский национальный исследовательский Университет информационных Технологий, Механики и Оптики,
3 Московский радиотехнический институт РАН
 
 
Disponibil în IBN: 26 decembrie 2019


Rezumat

The work focuses on improving fuel economy and efficiency of combustion processes in gas turbine power plants. The use of multipoint plasma ignition of the fuel mixture in the cylindrical com-bustion chamber is considered. The aim of the study is to increase the efficiency of ignition of the fuel mixture. The goal is achieved both through theoretical studies carried out using numerical methods, and experimentally, in an experimental device. The propagation time of the flame front is compared at 1, 4, 8 ignition centers created by automobile candles and subcritical microwave discharges. In the calcula-tion of combustion, a quasi-global model of chemical kinetics is used, which includes 12 components. To calculate microwave discharges, we use the system of equations of gas dynamics and Maxwell equa-tions for a thermodynamically nonequilibrium plasma in a three-dimensional formulation. A model of absorption of microwave radiation by a streamer discharge is used, as a result of which it is heated. The most significant scientific result is that a multi-point streamer microwave discharge can be ignited inside a metal combustion chamber and its effectiveness as an arsonist is much higher than the efficiency of spark candles. The significance for practice lies in the fact that the rate of increase in pressure with multipoint microwave ignition is one third higher than with multi-point spark ignition and three times higher than with standard ignition, but the input energy is almost 30 times less. This allows you to significantly increase the specific indicators of both internal combustion engines and constant volume engines.

Lucrarea este dedicată problemei creșterii eficienței utilizării combustibilului și a eficienței proceselor de ardere în centralele cu turbine cu gaz. Se are în vedere utilizarea aprinderii cu plasmă în multe puncte a amestecului de combustibil într-o cameră cilindrică de ardere. Scopul studiului este de a crește eficiența aprinderii amestecului de combustibil. Obiectivul este atins atât prin studii teoretice realizate prin metode numerice, cât și experimental, într-o configurație experimentală. Timpul de propagare a frontului cu flacără este comparat, precum și viteza de creștere a presiunii în camera de ardere la 1, 4, 8 locuri de aprindere create de bugiile pentru automobile și descărcările subcritice cu microunde. În calculul combustiei, este utilizat un model cvasi-global de cinetică chimică, care include 12 componente. Rezultatul științific cel mai semnificativ constă în aceea, că o descărcare de difuzare cu microunde în mai multe puncte poate fi aprinsă în interiorul unei camere de ardere metalică, iar eficiența sa ca pocedeu de aprindere este mult mai mare decât aprinderea cu scânteie în puncte și în mai multe puncte. Semnificația pentru practică constă în faptul că rata de creștere a presiunii cu aprindere cu microunde cu mai multe puncte este cu o treime mai mare decât cu scânteia cu mai multe puncte și de trei ori mai mare decât cea standard, iar energia de intrare este de aproape 30 de ori mai mică. Acest lucru permite majorarea semnificativă a indicatorilor specifici atât pentru motoarele cu ardere internă, cât și pentru motoarele cu volum constant. Cuvinte-cheie: microturbină, combustie plasmatică, cameră de ardere cu emisii scăzute, descărcare de microunde, descărcare în flux, plasmă fără echilibru.

Работа посвящена проблеме повышения топливной экономичности и эффективности процес-сов горения в газотурбинных энергетических установках. Рассматривается использование многоточечного плазменного зажигания топливной смеси в цилиндрической камере сгорания. Целью исследования явля-ется повышение эффективности зажигания топливной смеси. Поставленная цель достигается как при по-мощи теоретических исследований, выполненных с применением численных методов, так и эксперимен-тально, на экспериментальной установке. Сравнивается время распространения фронта пламени, а также скорости роста давления в камере сгорания при 1, 4, 8 очагах воспламенения, создаваемых автомобиль-ными свечами и подкритическими СВЧ разрядам. СВЧ разряды инициируются при помощи полуволно-вого резонатора. Используется генератор с длиной волны электромагнитного излучения λ=0,123 м. Начальное давление топливной смеси изменяется от 0,5∙105 до 2,5∙105 Па. Коэффициент избытка горючего η изменяется от 0,5 до 2,1. При расчете горения используется квазиглобальная модель химической кине-тики, включающая 12 компонентов. Для расчета СВЧ разрядов используется система уравнений газовой динамики и уравнений Максвелла для термодинамически неравновесной плазмы в трехмерной поста-новке. Используется модель поглощения СВЧ излучения стримерным разрядом, в результате чего проис-ходит его разогрев. Наиболее существенным научным результатом является тот факт, что многоточечный стримерный СВЧ разряд удается зажечь внутри металлической камеры сгорания и его эффективность в качестве зажигания гораздо выше как точечного, так и многоточечного искрового зажигания. Значимость для практики состоит в том, что скорость нарастания давления при многоточечном СВЧ зажигании на треть выше, чем при многоточечном искровом и в три раза выше, чем при стандартном, а затраты подво-димой энергии почти в 30 раз меньше. Это позволяет существенно поднять удельные показатели как дви-гателей внутреннего сгорания, так и двигателей постоянного объема.

Cuvinte-cheie
microturbine, plasma-assisted ignition and combustion, low-emission combustion chamber, microwave discharge, streamer discharge, nonequilibrium plasma,

microturbină, combustie plasmatică, cameră de ardere cu emisii scăzute, descărcare de microunde, descărcare în flux, plasmă fără echilibru,

микротурбина, плазменное горение, малоэмиссионная камера сгорания, СВЧ-разряд, стримерный разряд, неравновесная плазма