 |
Ученые Пермского Политеха выяснили, как уменьшить токсичные выбросы авиационных двигателей
Газотурбинные двигатели работают от сжигания топлива, которое нужно хорошо смешать с воздухом. В этом помогает подогрев, особенно важный для смесей с меньшим количеством топлива. Но в процессе выделяются токсичные газы. Ученые ПНИПУ выяснили, что, если подогревать топливо перед камерой сгорания двигателя, то выбросы угарного газа снизятся на 24%.
Сгорая, топливо выделяет тепловую энергию, благодаря которой работают газотурбинные двигатели. Для того, чтобы оно сжигалось хорошо, его нужно тщательно перемешать с воздухом. Подогрев помогает сделать это быстрее и эффективнее. Особенно это важно при использовании бедных смесей, в которых воздуха больше, чем топлива, из-за чего оно может сгореть не полностью и двигатель будет работать хуже. Однако существующие методы подогрева приводят к выбросам углекислого газа и оксида азота, которые в больших количествах вредны для здоровья человека и окружающей среды. Ученые Пермского Политеха исследовали процессы, происходящие при подогреве топливного газа, и выяснили, что лучше делать это перед камерой сгорания двигателя – так выброс вредных веществ снизится на 24% для угарного газа.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника», №79, 2024. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
В современном мире, где экологические проблемы становятся все более актуальными, ученые и инженеры активно ищут способы снижения вредных выбросов от газотурбинных двигателей. Одним из таких направлений является исследование низкотемпературного горения обедненных смесей – процесса, в котором топливо сжигается при относительно низких температурах и с большим избытком воздуха. Это позволяет снизить выделение вредных веществ, таких как оксиды азота, которые обычно образуются при высоких температурах. Однако при низких горение может быть менее стабильным и может увеличиваться выброс угарного газа.
Обычно готовую топливную смесь подогревают уже внутри камеры сгорания двигателя за счет температуры пламени. Есть исследования, в которых используют специальный пористый материал (обычно керамику или металл), он нагревается горячими газами в камере сгорания и передает тепло смеси, чтобы она лучше горела. Однако это может приводить к потерям давления и, как следствие, снижению эффективности горения. Поэтому проще организовать подогрев перед камерой, а не внутри, но этот способ недостаточно изучен.
Ученые Пермского Политеха выяснили, как подогрев топливного газа перед его подачей в камеру сгорания влияет на процесс сжигания и выбросы вредных веществ.
Политехники использовали экспериментальный стенд по исследованию характеристик горения обедненной смеси, куда подавались воздух и топливо. Для их нагрева использовали подогреватель мощностью до 50 кВт. Параметры регистрировались расходомерами, датчиками давления и температуры, а концентрацию вредных веществ определяли с помощью газоанализатора.
– Экспериментальные исследования показали, что подогрев перед камерой сгорания на 24% уменьшает выбросы угарного газа и немного (на 15%) увеличивает выбросы оксидов азота. 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 используется в традиционных газотурбинных двигателях, – рассказывает Алена Шилова, старший преподаватель кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» ПНИПУ.
Кроме того, исследователи разработали модифицированные полуэмпирические выражения, которые позволяют более точно прогнозировать выбросы оксидов углерода и азота при низкотемпературном горении обедненных смесей. Эти формулы учитывают такие параметры, как температура топливного газа, давление в камере сгорания, объем камеры и время пребывания смеси в зоне горения. Подставляя нужные значения, инженеры смогут более точно моделировать процессы, происходящие в большем диапазоне температур.
Исследование ученых Пермского Политеха поможет сделать подогрев топлива для газотурбинного двигателя более безвредным и эффективным. Это важный шаг на пути к созданию экологичных энергетических установок, которые будут меньше влиять на окружающую среду.
Контактное лицо: Лидия Попова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 17:00, 19.03.2025
Количество просмотров: 188
Страна: Россия
| Союз Инженеров Живой Воды завершил второй этап проекта «Водный код будущего», Союз Инженеров Живой Воды, 22:33, 23.07.2025, Россия |
217 |
| 17 июля 2025 года в формате онлайн-конференции прошло второе мероприятие масштабного стратегического проекта «Водный код будущего: кадры, технологии, решения», посвященного разработке долгосрочной программы развития отрасли водоснабжения и водоотведения. Мероприятие объединило ведущих специалистов, ученых и представителей бизнеса для формирования дорожной карты, направленной на обеспечение водного суверенитета и устойчивого управления ресурсами. |
|
| Разработка ученых Пермского Политеха позволит снизить погрешность испытаний турбин практически в 3 раза, ПНИПУ, 05:54, 22.07.2025, Россия |
291 |
| Турбины широко используются в авиации, энергетике, транспорте и промышленности. Новые модели перед использованием необходимо протестировать, чтобы не допустить к использованию бракованную конструкцию. Ученые ПНИПУ улучшили стенд для испытаний турбин, что позволило снизить погрешность с 15-20% до 4,5-7%, то есть практически в 3 раза. |
 |
| Ученые Пермского Политеха назвали топ-7 опасных растений, к которым опасно даже приближаться, ПНИПУ, 05:34, 22.07.2025, Россия |
217 |
| Помимо борщевика есть и другие токсичные представители флоры. Ученые ПНИПУ рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений. |
 |
| Исследование ученых Пермского Политеха поможет снизить шум двигателей самолетов на 5%, ПНИПУ, 06:23, 20.07.2025, Россия |
212 |
| В современной авиации важным фактором комфорта пассажиров и пилотов является снижение уровня шума двигателей. Излишний шум вреден для здоровья человека. Для его уменьшения используются специальные звукопоглощающие конструкции. Ученые ПНИПУ модернизировали их элемент, что позволило повысить поглощение звука конкретной конструкции с 85% до 90-95%. |
 |
|
|
