Исследование процессов в камере сгорания конвертированного авиационного ГТД с целью улучшения его экологических характеристик

• Автор: Бакланов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

Индексы

Условные сокращения

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Анализ современных подходов к малотоксичному сжиганию топлива в камерах сгорания ГТД

1.1 Основные загрязняющие вещества

1.2 Теоретические основы снижения уровня оксидов азота в камерах сгорания ГТД

1.3 Особенности организации процессов в традиционных камерах сгорания

1.4 Современные работы по экологической модернизации существующих камер сгорания

1.5 Современные концепции малоэмиссионного сжигания топлива в камерах сгорания ГТД

Глава 2 Экспериментальное исследование влияния конструктивных параметров жаровой трубы на основные характеристики камеры сгорания
2.1 Цели и задачи исследования
2.2 Камера сгорания двигателя НК-16СТ. Конструктивные особенности
2.3 Принципы организации и особенности процессов в камере сгорания НК-16СТ
2.4 Методика и результаты экспериментального исследования рабочего процесса камер сгорания
2.5 Методика обработки результатов замера эмиссии токсичных
веществ СО и >Юх при испытании камеры сгорания на стенде

2.6 Методика обработки параметров температурного поля на выходе камеры сгорания
2.7 Методика расчета полнотных характеристик камеры сгорания
2.8 Описание этапов конструктивной модернизации и испытания камер сгорания НК-16СТ
2.8.1 Этап модернизации №1
2.8.2 Этап модернизации №2
2.8.3 Этап модернизации’№3
2.9 Методика экспериментального исследования рабочего процесса камер сгорания в составе двигателя
2.10 Анализ и сравнение выбросов ЫОх ГТУ с традиционными камерами сгорания
Глава 3 Исследование влияния горел очного устройства на характеристики факела закрученной струи
3.1 Описание экспериментальной установки и объекта исследования
3.2 Влияние конструктивных параметров горелочного устройства на газодинамическую структуру течения
3.3 Выбор и определение параметра крутки
3.4 Изучение процесса смешения в закрученной струе
3.5 Расчет температуры горения в ЗОТ
3.6 Методика определения влияния формы горелочного устройства на параметры в закрученной струе
Глава 4 Моделирование процесса образования оксидов азота в камере сгорания ГТД
4.1 Термический механизм Я.Б. Зельдовича
4.2 Одномерная модель камеры сгорания
4.3 Определение закономерностей выгорания топлива
4.4 Расчет параметров газового потока в каждой зоне
4.5 Определение температуры
4.6 Методика расчета ТЮх в камере сгорания ГТД
4.6.1 Определение концентраций компонентов конечной газовой смеси
4.7 Результаты расчета
4.8 Анализ работы камер сгорания на основе одномерной модели
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

- на малых и переходных режимах необходима «огневая» поддержка в зоне горения бедной гомогенной смеси путем организации дежурного, как правило, диффузионного факела.
Концепция ROL (Rich - Quench- Lean, дословно: “богатая - гашение -бедная”. Эта концепция основана на низкотемпературном сжигании богатой ТВС с подачей всего топлива в первой зоне горения, быстром смешении с оставшимся воздухом и дожиганием бедной ТВС при низкой температуре во второй зоне камер сгорания. В богатых смесях вследствие конкуренции между молекулами топлива и азота за дефицитный кислород побеждают молекулы топлива, имеющие более высокие скорости экзотермических реакций окисления углерода и водорода. Кроме того, температура горения понижается из-за неполного сгорания топлива. Оба фактора снижают выход NOx, образующихся как по термическому, так и по топливному механизму. Во второй зоне, где должна догорать бедная гомогенная смесь, также ожидаются низкие уровни образования NOx. Успех реализации концепции RQL зависит от зоны смешения, от скорости перевода продуктов горения из «богатого» состояния в «бедное». Концепция RQL лишена недостатков концепции LPP по обеспечению устойчивости горения, но имеет собственные:
- для газообразных топлив, свободных от органического азота, выбросы NOx на практике всегда будут выше у камер, работающих по концепции RQL, так как в зоне смешения переход через стехиометрический состав неизбежен;
- проблема дожигания свободного углерода, образующегося в первичной зоне, решается непросто и уровень дымления ожидается выше, чем у камер, работающих по концепции LPP [45].
К современным МКС (их еще называют низко- или малотоксичными камерами сгорания) предъявляются повышенные требования с различных сторон: живой природы, двигателя и потребителя энергии (заказчика). Уровни экономичности, эксплуатационной эффективности и экологической