Разработка каталитического блока для камер сгорания ГТД на основе взаимодействия вихревых структур в компланарно - пересекающихся каналах

• Автор: Дмитриев, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К СОЗДАНИЮ МАЛОЭМИССИОНЫХ КС

1.1 Современные концепции организации процессов горения в малоэмиссионных камерах сгорания ГТД и ГТУ
1.2 Каталитическое горение как новая концепция экологически безопасного сжигания топлива

1.3 О современном состоянии проблемы

1.4 Обоснование выбранной концепции рабочего процесса разработанного образца каталитического блока

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И УСТАНОВКИ

2.1 Экспериментальный стенд

2.2 Измеряемые величины и приборы

2.2.1 Измерение газодинамических параметров потока
2.2.2 Определение состава продуктов сгорания в выходном сечении КБ
2.3 Измерение и обработка результатов испытания
2.4 Погрешность измерения
2.5 Лазерно-оптические средства измерения скорости газовоздушного потока
2.5.1 Метод измерения скорости ЗВЛЛЭА ЛАД-056С
2.5.2 Метод измерения скорости ЗО-ЕОА-РОА
2.6 Тестирование, измерение параметров газового потока на струе исходящей из сопла Витошинского
Глава 3 ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Использование 30 расчётов в исследовательской работе..

3.2 Численное моделирование газодинамической структуры потока в моделях с КПК
3.2.1 Два канала с компланарно-пересекающейся схемой
3.2.2 Плоская модель КБ
3.2.3 Восьмигранная модель КБ
3.2.4 Цилиндрическая модель КБ
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Результаты эксперимента по определению скорости газовоздушного потока на выходе из КБ с КПК
4.1.1 Образец макета КБ цилиндрической формы с размером ячейки канала 5x
4.1.2 Образец макета КБ цилиндрической формы с размером ячейки канала 8x
4.2 Сравнение результатов численного расчета и эксперимента
Глава 5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
Сокращения:
ГТД - газотурбинный двигатель;
ГТД ВПТЦ - газотурбинный двигатель с высокими параметрами термодинамического цикла;
ГТУ - газотурбинная установка;
ЗОТ - зона обратных токов;
КБ - каталитический блок;
КПД - коэффициент полезного действия;
КПК - компланарно-пересекающиеся каналы;
МКС - малоэмиссионная камера сгорания;
ПАУ - полициклические ароматические углеводороды;
ПК - персональный компьютер;
ТЗ - техническое задание;
ТВС - топливовоздушная смесь.
Обозначения:
а - коэффициент избытка воздуха;
Р ,Ф - угол;
8у - тензорная единица;
8 - диссипация турбулентной кинетической энергии;
Г|твс - параметр качества подготовки топливовоздушной смеси; г/, г)77 - показатели степени прямой и обратной реакций;
X - приведенная скорость, температуропроводность; р - динамическая вязкость;
V V " - стехиометрические коэффициенты для реагентов и продуктов соответственно;
п к - степень повышения давления в компрессоре;

Установка оснащена средствами и системами измерения, позволяющими определять следующие параметры двухфазного потока:
- расходные характеристики по воздуху - с помощью трех расходомеров термоанемометрического типа, поставщик ООО «SMC Пневматик» (г. Санкт-Петербург).
- локальные и средние скорости в выбранных точках потока - измеряются с помощью трехкомпонентного лазерно-оптического фазо-доплеровского анемометра 3D-LDA-PDA (фирмы Dantec Dynamics, Дания);
- локальные мгновенные, осредненные и пульсационные составляющие скорости газовоздушного потока - измеряются с помощью двух лазернооптических систем. Первая система - 3D-LDA-PDA Dantec уже упомянута выше. Вторая система - это трехкомпонентный лазерно-оптический доплеровский анемометр - 3D-LDA ЛАД-056С (Институт оптикоинформационных технологий (ИОИТ), г. Новосибирск). Данная система была закуплена в СГАУ в конце 2009 г. С 2010 г. она находится в опытной эксплуатации.
2.2.2 Определение состава продуктов сгорания в выходном сечении КБ
Для определения концентрация оксида углерода используется газоанализатор «Quintox КМ 9106», позволяющий в режиме реального времени с достаточно высокой точностью определять все необходимые параметры процесса горения (<Э2, СО, NO, S02, ZC„Hm). Блок-схема прибора показана на рисунке 2.6, а общий вид на рисунке 2.7.