Методика экспериментальной доводки низкоперепадных камер сгорания газотурбинных установок по экологическим нормам

Объектом исследования является малоэмиссионная камера сгорания (МЭКС) газотурбинного двигателя (ГТД). Целью исследований является разработка методики доводки низкоперепадных МЭКС ГТД на основе обобщения основных характеристик, требующих тонкой расчетно-экспериментальной настройки при использовании технологии сжигания бедных топливовоздушных смесей, что позволит обеспечить широкий малоэмиссионный диапазон устойчивой работы (NOx < 50 мг/м3, СО < 100 мг/м3). Для достижения поставленных задач использовались численные методы исследования, экспериментальные методы исследования на стенде, обеспечивающем полные параметры рабочего процесса в камере сгорания (КС). Определены пределы возможного малоэмиссионного диапазона, ограниченного с одной стороны экспоненциальным ростом окислов азота с другой ростом монооксида углерода и практически реализуемого, с учетом неизбежно возникающих, повышенных неравномерностей распределения концентраций топлива и воздуха реальной конструкции при испытаниях в составе одногорелочного отсека и двигателя. Создана классификация на основе экспериментальных данных тонов виброгорения (холодный, горячий, случайный), а также система практических рекомендаций по воздействию на каждый тон пульсаций давления. Представлены рекомендации по снижению потерь полного давления на 2 % относительно имеющихся аналогов на фронтовом устройстве за счет уменьшения крутки основного потока, при этом реализуются условия сохранения необходимой скорости потока топливоздушной смеси для невозможности реализации проскока и стабилизации пламени в фронтовом устройстве. В ходе формирования методики выполнено создание конструкции МЭКС для промышленного ГТД мощностью 16 МВт, а в дальнейшем применение данной методики значительно сократит сроки и затраты на создание новых МЭКС.