ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОГО СМЕСИТЕЛЯ НА СМЕШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ГОРЕНИЯ КИСЛОРОДНО-ТОПЛИВНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

С.К. Осипов; И.И. Комаров; О.В. Злывко; В.П. Соколов; П.В. Голосова

doi:10.14529/power250109

Авторы

С.К. Осипов Национальный исследовательский университет «МЭИ»
И.И. Комаров Национальный исследовательский университет «МЭИ»
О.В. Злывко Национальный исследовательский университет «МЭИ»
В.П. Соколов Национальный исследовательский университет «МЭИ»
П.В. Голосова Национальный исследовательский университет «МЭИ»

DOI:

https://doi.org/10.14529/power250109

Ключевые слова:

смешение в горелочном устройстве, снижение негативного воздействия на окружающую среду, цикл Аллама, разработка и исследование газового смесителя, математическое моделирование, численные исследования физических процессов

Аннотация

Для организации кислородно-топливного горения в камере сгорания энергетической установки на базе цикла Аллама подается природный газ, кислород и углекислый газ. Для обеспечения равномерного смешения кислорода с углекислым газом целесообразно организовать их предварительное смешение перед их подачей в горелочное устройство. Организовать смешение двух газов возможно в газовом смесителе. В одной из известных конструкций смесителей смешение организуются за счет подачи подмешиваемого газа через цилиндрические отверстия в камеру смешения, на выходе из которой установлена перфорированная решетка, являющаяся источником дополнительных потерь энергии потока. В работе предложена конструкция смесителя, в которой на входе в камеру смешения установлена система дефлекторов, направляющая основной поток к подмешиваемому газу, при этом на выходе из камеры смешения отсутствует перфорированная решетка. В работе представлены результаты исследования влияния геометрических параметров дефлекторов на смешение углекислого газа и кислорода. Методом исследования является математическое моделирование. Получено распределение коэффициента неравномерности концентрации углекислого газа по длине трубопровода, установленного за газовым смесителем различной конструкции. Установлено, что применение системы дефлекторов перед камерой смешения позволяет сократить путь смешения газов при минимальном гидравлическом сопротивлении.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

С.К. Осипов, Национальный исследовательский университет «МЭИ»

канд. техн. наук, доц. кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей

И.И. Комаров, Национальный исследовательский университет «МЭИ»

д-р техн. наук, доц. кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей

О.В. Злывко, Национальный исследовательский университет «МЭИ»

канд. экон. наук, доц. кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей

В.П. Соколов, Национальный исследовательский университет «МЭИ»

д-р техн. наук, проф., проф. кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей

П.В. Голосова, Национальный исследовательский университет «МЭИ»

студент кафедры инновационных технологий наукоемких отраслей

Библиографические ссылки

Demonstration of the Allam Cycle: an update on the development status of a high efficiency supercritical carbon dioxide power process employing full carbon capture / R. Allam, S. Martin, B. Forrest et al. // Energy Pro-cedia. 2017. Vol. 114. P. 5948–5966. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1731

Лисин Е.М., Киндра В.О. Технико-экономические аспекты формирования рынка экологически чи-стого производства электроэнергии на основе применения кислородно-топливных технологий // Новое в российской электроэнергетике. 2020. № 9. С. 31–44.

Оптимизация параметров полузамкнутого цикла с кислородным сжиганием топлива / В.О. Киндра, И.Б. Капланович, М.В. Смирнов и др. // Энергосбережение теория и практика: сб. тр. конф., 2020. С. 206–212.

Разработка и исследование кислородно-топливной камеры сгорания высокого давления / И.И. Ко-маров, А.Н. Рогалев, Д.М. Харламова и др. // Вестник Московского авиационного института. 2022. Т. 29, № 4. С. 196–207. DOI: 10.34759/vst-2022-4-196-207

Development and Investigation of the Advanced Oxy-Fuel Power Plants Equipment Preliminary Design / V.O. Kindra, I.I. Komarov, D.M. Kharlamova et al. // Thermal Engineering. 2023. Vol. 70 (10). P. 736–750. DOI: 10.1134/S0040601523100026

Исследование процесса смешения компонентов горючей смеси в вихревых горелочных устрой-ствах / С.К. Осипов, Т.П. Карев, А.И. Губанова и др. // Новое в российской электроэнергетике. 2023. № 9. С. 39–51.

Шайдаков В.В., Давлетшин И.Н., Тсига Н. Совершенствование процесса статического смеше-ния // Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Альметьевск: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2018. Т. 2. С. 485–487.

Бикмаев Ю.С., Муртазин В.Р., Радик Р.К. Обзор существующих конструкций статических смесителей для многокомпонентных жидкостей // Молодежный Вестник УГАТУ. 2019. № 1 (20). С. 14–18.

Рабочий процесс и расчет камер сгорания газотурбинных двигателей / А.И. Михайлов, Г.М. Горбу-нов, В.В. Борисов и др. Москва: Оборонгиз, 1959. 285 с.

Харитонов В.Ф. Проектирование камер сгорания: учеб. пособие. Уфа: Уфимский гос. авиационный технический ун-т, 2008. 137 с.

Разработка горелок предварительного смешения для малотоксичных камер сгорания высокоэф-фективных ГТУ / А.М. Постников, В.П. Савченко, Ю.И. Цыбизов, А.Н. Маркушин // Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей. Самара: СГАУ, 1999. Вып. 2. С. 136–144.

Котов А.В., Ванцовский В.Г., Вилкул В.В. Экспериментальное исследование аэродинамических характеристик и качества смешения в низкоэмисионном горелочном устройстве // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2009. № 4 (40). С. 19–23. DOI: 10.15587/1729-4061.2009.22017

Research on combustion performance of a micro-mixing combustor for methane-fueled gas turbine / C. Xing, L. Liu, P. Qiu et al. // Journal of the Energy Institute. 2022. Vol. 103. P. 72–83. DOI: 10.1016/j.joei.2022.05.014

On the quality of micromixing in an oxy-fuel micromixer burner for gas turbine applications: A numerical study / A.A. Araoye, A. Abdelhafez, R. Ben-Mansour et al. // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2021. Vol. 162. P. 108336. DOI: 10.1016/j.cep.2021.108336

Effects of jet diameter and spacing in a micromixer-like burner for clean oxy-fuel combustion in gas tur-bines / A. Abdelhafez, M. Hussain, M.A. Nemitallah et al. // Energy. 2021. Vol. 228. P. 120561. DOI: 10.1016/j.energy.2021.120561

Micromixers and hydrogen enrichment: the future combustion technology in zero-emission power plants / M. Hussain, A. Abdelhafez, M.A. Nemitallah, M.A. Habib // ASME 2020 Power Conference. 2020. P. V001T02A004. DOI: 10.1115/POWER2020-16809

Пат. 633574 Российская Федерация, МПК B01F 5/00. Смеситель газов / Р.В. Бизяев, А.И. Духов, О.М. Львовский и др. № 2412963; заявл. 20.10.1976; опубл. 25.11.1978.

Numerical Study of Turbulent Swirling Diffusion Flame Under Lean and Rich Conditions Using Turbu-lence Realizable k-epsilon Model / S. Chakchak, A. Hidouri, A. Ghabi et al. // Combustion Science and Technology. 2021. Vol. 195 (7). P. 1461–1482. DOI: 10.1080/00102202.2023.2182196

Effect of CH4-H2 mixture on the combustion characteristics in a stabilized swirl burner / M. Zaitri, M. Bouchetara, A. Bouziane, A. Alami // International Journal of Energy Research. 2022. Vol. 46 (3). P. 2923–2933. DOI: 10.1002/er.7353

Ilbas M., Kekul O., Karyeyen S. Investigation into Thermal-Fluid interaction of ammonia turbulent swirling flames under various Non-Premixed burner conditions // Fuel. 2022. Vol. 312. P. 122967. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122967

Gorjibandpy M., Sangsereki M.K. Computational Investigation of Air-Gas Venturi Mixer for Powered Bi-Fuel Diesel Engine // World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Me-chanical and Mechatronics Engineering. 2010. Vol. 4, no. 11.