.jpg)
Подогрев топливной смеси с высоким содержанием воздуха до ее попадания в камеру сгорания позволяет на четверть сократить выбросы углекислого газа. К такому выводу пришли ученые Пермского политехнического университета по итогам исследования, результаты которого могут повысить эффективность использования газотурбинных двигателей.
Один из способов снижения выбросов газотурбинных двигателей сводится к сгоранию топлива при низких температурах и большом избытке воздуха. Он позволяет уменьшить выбросы оксидов азота, образующихся при высоких температурах, но это чревато эмиссией угарного газа.
Смеси, в которых объем воздуха превышает объем топлива, называются "бедными". Для повышения эффективности перед сжиганием они подогреваются. Ученые из Пермского политехнического университета попытались выяснить, как подогрев топливной смеси перед попаданием в камеру сгорания влияет на процесс сжигания и образование вредных веществ.
Они создали экспериментальный стенд, с помощью которого исследовались характеристики горения обедненной смеси. Для нагрева воздуха и топлива использовалось устройство мощностью 50 кВт. Все процессы фиксировались с помощью расходомеров, газоанализаторов, а также датчиков давления и температуры.
Эксперименты показали, что подогрев перед камерой сгорания уменьшает выбросы углекислого газа на 24%, но при этом увеличивает эмиссию оксидов азота на 15%. Особенно этот эффект заметен при увеличении времени горения. Однако важно отметить, что уровень токсичных выбросов все равно остается значительно ниже, чем при высокотемпературном горении, которое обычно используется в газотурбинных двигателях.
Ученые также разработали полуэмпирические выражения, которые позволяют точнее прогнозировать выбросы оксидов углерода и азота при низкотемпературном горении обедненных смесей. Эти формулы учитывают температуру топливного газа, давление в камере сгорания и время пребывания смеси в зоне горения. Подставляя нужные значения, инженеры смогут моделировать процессы, происходящие в большом диапазоне температур.
