Способ определения склонности топлив к выбросам загрязняющих веществ

 

Изобретение касается определения склонности топлив к выбросам загрязняющих веществ при сжигании в камерах сгорания газотурбинных двигателей. Оценку топлива ведут сравнением характеристик его горения с эталоном при их последовательном сжигании в камере сгорания на одинаковом по входным параметрам воздуха режиме работы двигателя в диапазоне 4-10% от максимальной тяги. Исследуемое топливо дополнительно нагревают или охлаждают до получения режима с одинаковой с эталонным топливом полнотой сгорания на выходе из камеры сгорания с последующим сравнением топлива с эталонньм. Этот способ позволяет объективно оценивать склонность топлив к выбросам окиси углерода и несгоревших углеводородов и прогнозировать экологическую картину в зоне аэропортов. (Л со сд ю оэ05 СО

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ социАЛистичесних

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 О 01 3 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3979226/23-04 (22) 21,11,85 (46) 15.11,87. Бюл. ti- 42 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) В.П.Свинухов (53) 665.75(088.8) (56) Пискунов В,А, и др, Испытания топлив для авиационных реактивных двигателей. М,: Машиностроение, 1974, с, 124-125, Папок К.К, и др. Нагары в реактивных двигателях. М.: Транспорт, 1971, с. 74-84;

Методы оценки эксплуатационных свойств реактивных топлив и смазочных материалов. Сборник /Под ред, Б,Д,Залочи, М.: МашИностроение, 1966, с. 13-14, 18-26, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКЛОННОСТИ

ТОПЛИВ К ВЫБРОСАМ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕ1ЦЕСТВ (57 ) ИзОбретение касается определения склонности топлив к выбросам загрязняющих веществ при сжигании в камерах сгорания газотурбинных двигателей.

Оценку топлива ведут сравнением характеристик его горения с эталоном при их последовательном сжигании в камере сгорания на одинаковом по входным параметрам воздуха режиме работы двигателя в диапазоне 4-10Х от максимальной тяги. Исследуемое топливо дополнительно нагревают или охлаждают до получения режима с одинаковой с эталонным топливом полнотой сгорания на выходе из камеры сгорания с последующим сравнением топлива с эталонным, Этот способ позволяет объективно оценивать склонность топлив к выбросам окиси углерода и несгоревших углеводородов и прогнозировать экологическую картину в зоне аэропортов, 2363 заторов, 45

Концентрации газообразных компонентов СО, С„Н и СО определяют анализаторами фирмы "Бекман" (CIIIA), модели 864, 865 и 402, с точностью +1K °

На режиме имитации малого газа, когда имеет место горение капель топлива, сжигают эталонное топливо ТС-. 1 с содержанием водорода 14,27 при темо пературе впрыскиваемого топлива 23 С.

55 При этом получены величины,. ; =96X;, = 4,6, Затем при неизменных температурах топлива и воздуха на входе в камеру сгорания сжигают топливо

T-6 с содержанием водорода 13,5Х и

I 135

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам оценок характеристик горения углеводородных топлив при их сжигании в камерах сгорания газотурбинньгх двигателей (ГТД).

Целью изобретения является повышение достоверности определения склонности топлив к выбросам окиси углерода и несгоревших углеводородов при сжигании в камерах сгорания газотурбинных двигателей, проектируемых на заданную величину полноты сгорания топлива на режиме малого газа, позво-. ляющее судить об уровнях выбросов СО и С„Н различных камер сгораний, реализующих одинаковую полноту сгорания на режиме малого газа для различных топлив

Проведенные исследования показывают, что при выполнении самолетами взлетно-посадочных операций в зоне аэропорта основная масса выбросов оки си углерода (СО) и несгоревших углеводородов (С„Н ) происходит на режиме руления самолета при работе авиационного ГТД в диапазоне 4-10Х от максимальной тяги, т,е, на режиме малого газа, для которого характерна повышен йая роль горения капель .топлива в процессе тепловыделения, Камеры сго. рания проектируются на получение высокой полноты сгорания топлива на расчетных, максимальных режимах работы двигателя. С переходом на пониженные режимы работы двигателя уменьшает ся перепад давления топлива на форсунке, возрастает размер вылетающих из форсунки капель топлива, которые не успевают полностью испариться при горении, и, как следствие, уменьшается полнота сгорания топлива (g) и увеличивается концентрация СО и С Ч .

Полнота сгорания топлива связана с концентрациями СО и С„Н следующей зависимостью:

1-24 10 1ЕТсо + 4,83 ЕХс H ),(1) lEH5 где ЕХ и EI „ — индексы эмиссии, сан% представляющие собой отношение ингредиента СО и С„Н в граммах к килограмму сгоревшего топлива.

Ввод в камеру сгорания топлива, отличного от эталонного, например бо" лее тяжелого и вязкого, сопровождается уменьшением полноты сгорания топлива иэ-за увеличения размера впрыскиваемых капель топлива, не успевающих испариться в процессе горения.

При этом для эталонного и исследуемого топлива существует свой набор значений ЕХ и EIc, который удобс„н но характеризовать величиной P =

= EI /ЕХс н . Таким образом, переход ,н с одного топлива на другой для неизменной конструкции характеризуется изменением как величины, так и величины Р.

Получение одной и той же величины полноты сгорания различных топлив сопровождается разным соотноШением

СО и С„Н, т.е, разной величиной 6, причем это соотношение во-многом зависит от элементного отношения водорода и углерода в топливе (Н/С).

Тенденция проектирования перспективных камер сгорания с учетом экологических ограничений, т.е. со стрем-; лением уменьшить выброс СО и C„H>, заключается в увеличении величины на режиме малого газа до заданного уровня, например до 99Х, при использовании более тяжелых топлив с уменьшенным содержанием водорода. Для оценки уровней выбросов СО и С„Н перспективных камер сгорания, работающих на новых сортах топлива, необходима оценка соотношения СО и С„Н при одинаковой полноте сгорания, но при непременном условии реализации механизма горения капель топлива. Такую оценку можно получить нагревая или охлаждая исследуемое топливо до получения одинаковой с эталонным топливом полноты сгорания, Пример. Способ реализуют на камере сгорания, работающей в системе малоразмерного ГТД, на которой имеется возможность подогревать и охлаждать топливо до требуемых величин и контролировать полноту сгорания на выходе из камеры с помощью газоанали13523

Формула изобретения

Составитель Л.Иванова

Техред М.Моргентал Корректор М,Шароши

Редактор И,Рыбченко

Заказ 5559/42 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 фиксируют следующие величины:

91,5X; Pz = 3,1.

Далее исследуемое топливо Т-6 на,гревают до 74 С, при этом получают одинаковую с топливом ТС-1 полноту сгорания топлива = 967.. Величина ть

Таким образом, если судить по первой процедуре без подогрева топлива исследуемое топливо Т-6 по сравнению с ТС-1 дает изменение соотношения

C0/С„kl с 4,6 до 3,1 с одновременным понижением величины . Сравнение топлив при одинаковой полноте сгорания 15 дает изменение величины CO/С Н с

4,6 до 6 5 что качественно отличается от первой оценки. Такая оценка объективно отражает ситуацию СО/С„Н при работе доработанной под Т-6 каме- 2О ры сгорания, Оценка топлив по предлагаемому способу позволяет объективно оценить склонность топлив к выбросу окиси углерода и несгоревших углеводородов 25 при их сжигании в камерах сгорания

63

ГТД и прогнозировать экологическое состояние зоны аэропортов при использовании воздушными судами углеводородных топлив различных сортов, Способ определения склонности топлив к выбросам загрязняющих веществ, заключающийся в сравнении характеристик горения исследуемого топлива с эталонным при их последовательном сжигании в камере сгорания на одинаковом по входным параметрам воздуха режиме, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения, определение проводят на режиме работы двигателя в диапазоне 4-10Х от максимальной тяги, исследуемое топливо дополнительно нагревают или охлаждают до получения режима с одинаковой с эталонным топливом полнотой сгорания на выходе из камеры сгорания с последующим сравнением исследуемого топлива с эталонным.