Можливості ефективного спалювання аміаку в камері згоряння газотурбінного двигуна з турбіною перерозширення
| dc.contributor.author | Сербін С. І. | |
| dc.contributor.author | Колесников А. Б. | |
| dc.contributor.author | Serbin Serhiy I. | |
| dc.contributor.author | Kolesnykov Anatolii B. | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-21T08:13:09Z | |
| dc.date.available | 2023-09-21T08:13:09Z | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description | 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. | |
| dc.description.abstract | 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. | |
| dc.description.abstract1 | The need to reduce the impact of energetics on the environment determines the need to develop and adapt energy-efficient decarbonized systems, as well as determine the ranges of their rational parameters. The aim of the work is to study the energy and emission characteristics of gaseous ammonia burning in the combustion chamber of a gas turbine engine with over-expansion. The combustion chamber for the afterburning of waste gases of a hightemperature fuel cell as part of a gas turbine unit with over-expansion was chosen as the object of the investigation. For detailed forecasting of the characteristics of the combustion chamber operating on ammonia, an approach was used, according to which the burning device is considered as a set of different chemical reactors (perfectly stirred, plug-flow), simulating the main processes of chemical transformations in different sections of the flame tube of the combustion chamber. A reactor model of the combustion chamber operating on gaseous ammonia has been developed, in which the relevant reactors simulate the primary zone of the combustion chamber, the dilution zone and the processes of mixing of secondary air, which is supplied to the respective zones, with the main flow. The mathematical model is based on the equations of conservation of mass and energy for a chemically reacting system. As a kinetic scheme of gaseous fuel burning in the combustion chambers of gas turbine engines, the mechanism of high-temperature oxidation of ammonia is used, taking into consideration the chemical reactions of hydrogen combustion, which includes 71 reactions with 22 components. The influence of operational parameters of the combustion chamber on the distribution of temperature and concentrations of chemically reactive components in the volume of the burning device is considered. Calculations of the working process of the combustion chamber were carried out for a thermal power of 1.,0 MW, a pressure of 0.3 MPa and at variation of the excess air coefficient from 1.41 to 2.03. The possibility of stable operation of the combustion chamber on ammonia under the conditions of effective swirling of the primary air is shown. At the same time, the residence time of the reagents in the primary combustion zone should exceed 0.025 seconds, which is possible if there are powerful devices for stabilizing combustion. The results of the work can be used in the development of combustion chambers of gas turbine engines for decarbonized energy systems, as well as for afterburning products of solid oxide fuel cells operating as part of hybrid power plants. | |
| dc.identifier.issn | 2311-3405 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2313-0415 (Online) | |
| dc.identifier.uri | https://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/7004 | |
| dc.language.iso | uk | |
| dc.relation.ispartofseries | УДК; 621.45.034 | |
| dc.title | Можливості ефективного спалювання аміаку в камері згоряння газотурбінного двигуна з турбіною перерозширення | |
| dc.title.alternative | Possibilities of effective ammonia combustion in the combustion chamber of a gas turbine engine operating with over-expansion turbine | |
| dc.type | Article |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 4.38 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: