Потери давления в топливной системе камеры сгорания газотурбинного двигателя, работающего на природном газе

DOI: 10.34759/vst-2020-2-157-168

Авторы

Бакланов А. В.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

e-mail: andreybaklanov@bk.ru

Аннотация

Рассмотрена топливная система стационарного конвертированного авиационного двигателя, служащего для привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Представлена методика расчета потерь давления для топливной системы такого двигателя. Обоснована актуальность темы, необходимость формирования подобных методик. С целью проверки адекватности разработанной методики проведены стендовые испытания двигателя НК-16СТ с измерением давления в топливоподводящих трубопроводах к форсункам, а также на дозаторе газа. По результатам исследований установлено, что уровень давления газообразного топлива, измеренного в 8 трубопроводах, равномерно расположенных по окружности, различаются незначительно, тем самым подтверждена равномерность распределения топлива по трубопроводам. Сравнение результатов эксперимента и расчетных исследований подтверждает, что их расхождение не превышает 6%.

Ключевые слова:

потери давления, топливная система, камера сгорания, газотурбинный двигатель, природный газ

Библиографический список

1. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. – Third Edition. CRC Press, 2010. – 557 p.

2. Lefebvre A.H. Fuel effects on gas turbine combustion- ignition, stability, and combustion efficiency // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1985. Vol. 107. No. 1, pp. 24-37. DOI: 10.1115/1.3239693

3. Гриценко E.A., Данильченко В.П., Лукачев C.B., Резник B.E., Цыбизов Ю.И. Конвертирование авиационных ЕТД в газотурбинные установки наземного применения. – Самара, СНЦ РАН, 2004. – 266 с.

4. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим со­противлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.

5. Бакланов A.B. Расчет потерь давления в топливной системе камеры сгорания и газотурбинной установки: Учебное пособие. – Казань: Изд-во КНИТУ- КАИ, 2020. – 52 с.

6. Гриценко E.A., Данильченко В.П., Лукачев C.B. и др. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: СНЦ РАН, 2002. – 527 с.

7. Бакланов A.B. Управление процессом сжигания топлива путем изменения конструкции горелки в камере сгорания газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 73-85.
   

8. Richerson D.W. Ceramics for Turbine Engines // Mechanical Engineering. 1997. Vol. 119. No. 9, pp. 80–83.

9. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. В 2 кн. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1991. Кн. 1. – 351 с.

10. Бакланов А.В. Влияние способа подачи газообразного топлива в камеру сгорания на образование оксидов углерода в продуктах сгорания газотурбинного двигателя / / Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 1. С. 111-125.

11. Ланский А.М., Лукачев С.В., Коломзаров О.В. Тенденции изменения геометрических размеров и интегральных параметров камер сгорания малоразмерных газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 3. С. 47-57.

12. Rosen R., Facey J.R. Civil Propulsion Technology for the Next Twenty Five Years // 8th International Symposium on Air Breathing Engines. 1987. Paper no. 87-7000, AIAA, Washington, DC.

13. Dodds W.J., Ekstedt E.E. Broad specification fuel combustion technology program: Phase II. – NASA Final Technical Reports Server (NTRS), 1989.

14. Dodds W.J., Bahr D. W. Combustion System Design // A.M. Mellor (ed.) Design of Modern Gas Turbine Combustors. – New York: Academic Press, 1990, pp. 343-476.

15. S.C. Burning velocity and the influence of flame stretch. PhD. Thesis. – University of Leeds, 1991, 332p. URL: http://etheses.whiterose.ac.uk/2099/

16. Бакланов А.В., Маркушин А.Н., Цыганов Н.Е. Влияние формы насадки вихревой горелки на смешение в закрученной струе // Вестник Казанского тех­нического университета им. А.Н. Туполева. 2014. № 3. С. 13-18.

17. Zheng H, Zhang Z, Li Y, Li Z. Feature-Parameter- Criterion for Predicting Lean Blowout Limit of Gas Turbine Combustor and Bluff Body Burner // Mathematical Problems in Engineering. 2013. Vol. 2013. Article ID 939234, 17 p. DOI: 10.1155/2013/ 939234

18. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Ковылов Ю.Л. и др. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. – Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2008. – 620 с.

19. Sadiki A., Repp S, Schneider C, Dreizler A., Janicka J. Numerical and experimental investigations of confined swirling combusting flows // Progress in Computational Fluid Dynamics, an International Journal. 2003. Vol. 3. № 2-4, pp. 78-88. DOI: 10.1504/PCFD.2003.003778

20. Маркушин А.Н., Бакланов А.В. Исследование рабочего процесса камер сгорания в составе ГТД // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15. № 3. С. 81-89. DOI: 10.18287/2541-7533-2016- 15-3-81-89