Характеристики низькоемісійної камери згоряння ГТД, що працює на суміші природного газу і водню

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЯковлєв М. Ф.
dc.contributor.authorСербін С. І.
dc.contributor.authorYakovliev Mykhailo F.
dc.contributor.authorSerbin Serhiy I.
dc.date.accessioned2025-05-16T10:36:45Z
dc.date.available2025-05-16T10:36:45Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionЯковлєв, М. Ф. Характеристики низькоемісійної камери згоряння ГТД, що працює на суміші природного газу і водню = Characteristics of the low-emission gas turbine combustion chamber, which runs on a mixture of natural gas and hydrogen / М. Ф. Яковлєв, С. І. Сербін // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2024. – № 4 (497). – С. 45–54.
dc.description.abstractСтаттю присвячено дослідженню характеристик низькоемісійної газотурбінної камери згоряння, яка працює на суміші природного газу з воднем. В умовах сучасних викликів у галузі енергетики питання зниження викидів токсичних речовин, таких як оксиди азоту (NO) та монооксид вуглецю (CO), стає дедалі важливішим. Особливу увагу приділено аналізу можливостей використання водню в складі паливних сумішей як перспективного напрямку для забезпечення високої ефективності роботи газотурбінних установок за умов зниження негативного впливу на довкілля. У статті запропоновано новий підхід до моделювання процесів вигоряння суміші природного газу з воднем в умовах попереднього перемішування газоподібного палива з окисником у каналах радіально-осьових завихрювачів жарових труб. Для реалізації цього підходу використано детальну кінетичну схему горіння вуглеводнів, що включає багатоетапні хімічні реакції, характерні для сумішей з високим вмістом водню. Проведено тривимірне чисельне моделювання роботи трубчасто-кільцевої камери згоряння газотурбінного двигуна потужністю 32 МВт із застосуванням моделі горіння Finite-Rate/Eddy-Dissipation. Виявлено, що для забезпечення стійкої роботи камери згоряння без формування зон проскоку полум'я в каналах радіально-осьових завихрювачів критичним параметром є вміст водню в суміші, який не повинен перевищувати 20–24% (за об'ємом). Результати дослідження показали, що за дотримання цих умов рівень викидів NO і CO не перевищує значень, що відповідають сучасним екологічним стандартам. Крім того, застосування запропонованого підходу дозволяє забезпечити стабільність горіння за умов різних режимів роботи двигуна. Зроблено висновок, що використання водню в складі паливної суміші відкриває нові можливості для підвищення екологічної та енергетичної ефективності газотурбінних двигунів, проте потребує врахування особливостей його взаємодії з іншими компонентами суміші для мінімізації ризиків нестабільного горіння.
dc.description.abstract1This article focuses on the characteristics of a low-emission gas turbine combustion chamber that operates on a mixture of natural gas and hydrogen. In the current energy sector, reducing emissions of toxic substances like nitrogen oxides (NO) and carbon monoxide (CO) is a top priority. The article's key finding is that using hydrogen in fuel mixtures is a promising direction to ensure high efficiency of gas turbine plants while reducing the negative impact on the environment. The article proposes a new approach to modelling the combustion of a mixture of natural gas and hydrogen under conditions of preliminary mixing of gaseous fuel with an oxidant in the channels of radial-axial swirlers of flame tubes. To implement this approach, a detailed kinetic scheme of hydrocarbon combustion was used, which includes multi-stage chemical reactions typical of mixtures with a high hydrogen content. A three-dimensional numerical simulation of the operation of a tubular-ring combustion chamber of a 32 MW gas turbine engine was carried out using the Finite-Rate/Eddy-Dissipation combustion model. The results are clear: to ensure stable operation of the combustion chamber without the formation of flame slippage zones in the channels of radial-axis swirlers, the critical parameter is the hydrogen content in the mixture, which should not exceed 20–24% (by volume). The study definitively shows that under these conditions, the level of NO and CO emissions does not exceed the values that meet modern environmental standards. The proposed approach ensures combustion stability under different engine operating conditions. The use of hydrogen in the fuel mixture improves the environmental and energy efficiency of gas turbine engines. However, there are particularities of its use that must be taken into account.
dc.identifier.issn2311-3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/10453
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК; 621.45.034
dc.subjectгазова турбіна
dc.subjectнизькоемісійна камера згоряння
dc.subjectекологічні параметри
dc.subjectвикиди токсичних компонентів
dc.subjectgas turbine
dc.subjectlow-emission combustion chamber
dc.subjectenvironmental parameters
dc.subjectemissions of toxic components
dc.titleХарактеристики низькоемісійної камери згоряння ГТД, що працює на суміші природного газу і водню
dc.title.alternativeCharacteristics of the low-emission gas turbine combustion chamber, which runs on a mixture of natural gas and hydrogen
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Yakovliev.pdf
Розмір:
641.74 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 4 (497) 2024