автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Закономерности образования оксидов азота в камере сгорания ГТД с двухстадийной организацией горения

На правах рукописи

ЛАЗУНОВ Дмитрий Леонидович

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ

АЗОТА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ГТД С ДВУХСТАДИЙНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ГОРЕНИЯ

Специальность 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2003

Работа выполнена на кафедре «Теория авиационных и ракетных двигателей» Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научный руководитель

- кандидат технических наук

доцент Кружков Вячеслав Николаевич

Официальные оппоненты

- доктор технических наук,

профессор Мингазов Билал Галавтдинович,

- кандидат технических наук

доцент Харитонов Валерий Федорович.

Ведущая организация

- ФГУП «НПП «Moiор»», г. Уфа, Россия.

Защита состоится 3 июля 2003 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д-212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете (450000, г. Уфа, ул. К.Маркса, 12) .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 27 мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Ф.Г. Бакиров

£¿>03 - А

tc?c>4("

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Горение органических топлив сопровождается образованием ряда токсичных веществ. Особую экологическую опасность среди них представляют оксиды азота, оказывающие вредное воздействие на человека и окружающую среду. В связи с этим, как международными, так и российскими нормирующими организациями, введены жесткие ограничения на выбросы вредных веществ в атмосферу. Для ГТД, работающих на газовом топливе, предельный уровень выбросов оксидов азота принят равным 50 мг/нм3 (при 15% 02) и 100 мг/нм3 (при 15% 02) для ГТД, работающих на жидком топливе. Кроме того Международной организацией гражданской авиации (ICA0) планируется ужесточение предельно допустимых норм выбросов оксидов азота к 2005 году в два раза по сравнению с ныне действующими.

Использование камеры сгорания ГТД двухстадийной организации горения с богатой первичной зоной, называемой также RQL (Rieh - богатое, Quench - гашение, Lean - бедное), позволяет эффективно решать задачи по снижению выбросов оксидов азота. Интерес научных и проектных организаций к этой схеме камеры сгорания довольно высок. Исследованиям и созданию камер сгорания этого типа уделялось большое внимание Токаревым В.В.(ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, Россия), Рыжовым A.A. и Гребенюком Г.П.(ФГУП НПП «Мотор», г. Уфа, Россия), Ю.Я. Бурико, В.Ф. Гольцевым (ЦИАМ, Москва, Россия), N.K. Risk, H.С. Mongia (General Motors Corporation, Indianapolis, USA), J. Meisel, S. Wittig (Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Karls-ruhe, Gerroany), J.D. Holdeman (Lewis Research Center, Cleveland, USA) и др.

Однако ее широкое применение сдерживается недостаточной изученностью рабочего процесса, отсутствием надежных физико-химических моделей и методик расчета, а также опыта проектирования и доводки.

Установление закономерностей процессов образования и разложения токсичных веществ, происходящих в камерах сгорания и горелочных устройствах RQL - типа, позволит максимально использовать преимущества данной схемы, достигнуть нормативных требований по содержанию оксидов азота в выхлопе ГТД при сохранении других эксплуатацион;1ьйОСхй^МЙ^^0»МЛ^ камеры

Г

Цель работы

Установление количественных закономерностей образования оксидов азота в камерах сгорания ЯОЬ - типа в зависимости от режимных параметров рабочего процесса и разработка методики выбора рабочих параметров камер сгорания на основе полученных результатов.

Задачи работа: ^

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

• Разработан и создан экспериментальный комплекс для моделирования процессов образования оксидов азота в камерах его- , рания :Я(2Ь - типа.

• Выполнено экспериментальное исследование закономерностей образования оксидов азота в камерах сгорания ЛОЬ - типа. *

• Разработана методика расчета и прогнозирования выхода оксидов азота при турбулентном горении гомогенной смеси. '

• Выработаны практические рекомендации к организации горения в камерах сгорания ИОЬ - типа.

Методы исследования

• Экспериментальные исследования процессов образования и разложения оксидов азота проводились на модельной камере сгорания ИОЬ - типа с фронтовым устройством, выполненным по сотовой схеме. В качестве топлива были использованы метан и пропан. Регистрация режимных параметров выполнялась с использованием автоматизированной системы измерения.

• Для исследования процессов образования оксидов азота в камере сгорания КОЬ - типа применялась методика планированного эксперимента.

• Измерение оксидов азота проводилось по методу ГОСТ 17.2.2.04-86. (Соответствует стандарту Международной организации гражданской авиации (Приложение 16 «Охрана окружающей среды» к конвенции о Международной гражданской авиации, в части норм выбросов загрязняющих веществ двигателями и методов их определения.))

Научная новизна

• Установлены закономерности, характеризующие изменение концентрации оксидов азота в камере сгорания ЯОЬ - типа в зависимости от качества подготовки, состава топливовоздушной смеси и длины первичной зоны, конструктивных особенностей зоны смешения.

• Впервые установлено влияние начального масштаба неоднородности поля скоростей на выход оксидов азота при горении гомогенной топливовоздушной смеси.

• Впервые разработана математическая модель образования оксидов азота при горении однородной топливовоздушной смеси с учетом диффузионного расслоения.

Практическая значимость

• Получены количественные характеристики процессов образования оксидов азота при горении углеводородовоздушных смесей, учитывающие изменение начального масштаба неоднородности поля скоростей.

• Установлено влияние конструктивных особенностей фронтово-! го устройства, длины первичной зоны, и типа смесительного 1 устройства на эмиссионные характеристики камеры сгорания К(2Ь ' - типа.

• Выработаны рекомендации по выбору оптимальных параметров рабочего процесса камеры сгорания К<2Ь - типа с низкой эмиссией оксидов азота.

Настоящая работа выполнялась на кафедре теории авиационных и ракетных двигателей Уфимского государственного авиационного технического университета в опытной научно-исследовательской лаборатории тепловых процессов двигателей летательных аппаратов. На защиту выносятся • • Результаты экспериментальных исследований по выбросам ок-

сидов азота в камерах сгорания ИОЬ - типа при горении угле-( водородовоздушных смесей.

У • Методика расчета выбросов оксидов азота при турбулентном

горении гомогенной смеси.

• Принципы выбора рабочих параметров камеры сгорания Г1<2Ь -типа.

Апробация работы

Результаты, изложенные в работе, были представлены на:

• научно-технической конференции по проблемам двойного применения, Самара, 1995 г.;

• всероссийской молодежной научно-исследовательской конференции по проблемам энергомашиностроения, Уфа, 1996 г.;

• международном симпозиуме по проблемам рабочих процессов ГТД, Нанкин, Китай, 1997 г.;

• симпозиуме по актуальным проблемам азиадвигателестроения в г. Уфе, 1998 г.;

• зторой научно-практической конференции «Энергоресурсосбережение в республике Башкортостан» з г. Уфе, 1999 г.;

• международной конференции «Двигатели XXI зека», ИИАМ, .Москва, 2000 г.;

• XII международном симпозиуме по горению и взрыву, Черноголовка, 2000 г.

Результаты работы используются на кафедре теории авиационных и ракетных двигателей Уфимского государственного азиационного технического университета, а также переданы для практического использования ФГУП «НПП «Мотор»» г. Уфа.

Структура и о&ьем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников из 87 наименований. Основной текст содержит 127 страниц, 53 иллюстрации, 8 таблиц.

Краткое содержание работы

Зо зведении обосновывается актуальность работы, формулируются цель, задачи, научная новизна и практическая значимость работы.

3 первой главе обосновывается выбор конструкции камеры сгорания ЯОЬ - типа (рис. 1).Такая камера сгорания позволяет получать экологические характеристики при использовании на авиационных ГТД, а также при сжигании низкосортных топлив, таких как слабо очищенные жидкие, синтетические топлива, а также биогаз.

1 > Г 1Ы

-) 3000

2500 "

2000 £

1500 £ 5

1ПОП £ 500

I 0 5 10 /15 2 0 |ко»Ф4мдиект кэошм шоожужж \

I

I

\

н«¥* \

К А » 1 * +

о

Рис. 1 Принцип организации горения в камере сгорания КС)Ь -типа

Большинство экспериментальных работ, посвященных исследованиям камеры сгорания RQL - типа , таких исследователей как: N.K.Risk, H.C.Mongia (General Motors Corporation, Indianapolis, USA), J.Meisel, S.Wittig (Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Karlsruhe, Germany) , J.D. Holdeman (Lewis Research Center, Cleveland, USA) и др., проводилось на модельных установках. Однако в настоящее время не существует единого подхода к выбору параметров рабочего процесса камер сгорания такого типа. Приводимые различными авторами, параметры рабочего процесса, имеют различные значения: коэффициент избытка воздуха в первичной зоне варьируется от 0.6 до 0.9, коэффициент избытка воздуха во вторичной зоне от 2 до 4, а время пребывания в первичной зоне от 50 до 200 мс.

Таким образом, имеющийся экспериментальный материал не удается обобщить на уровне, пригодном для инженерного использования. Этот факт является одной из причин, сдерживающих применение камер сгорания этого типа. На основе проведенного анализа сформулированы задачи исследования, проведенного в данной работе.

Во второй главе приведены методические и технологические особенности проведения эксперимента, описание конструкции экспериментальной установки, а также оценка применимости полученных экспериментальных результатов для разработки и доводки камер сгорания RQL - типа.

Одной из основных методических проблем, решение которых предварило экспериментальные работы, явился выбор схемы организации горения, позволяющей получить простые газодинамические условия стабилизации и горения. Важным является также обеспечение организации горения, как однородной топливовоз-душной смеси, так и смесей с различной степенью смешения топлива и окислителя в близких газодинамических условиях, позволяющих сравнивать полученные результаты.

В результате рассмотрения возможных схем была принята организация процесса, изображенная на рис. 2. Горение осуществлялось в цилиндрическом канале. В качестве топлива применялись пропан и метан. Применение газообразного топлива позволило снять проблемы по обеспечению гомогенного горения. Топливо и воздух подавались через систему параллельных каналов , имеющих «сотовое» расположение в стабилизирующей решетке (Рис. 3) .

Рис. 2 Схема организации горения

1-жаровая труба; 2-фронт турбулентного факела; 3-стабилизирующая прос-тавка; 4-зона турбулентного смешения; 5-форсуночная головка

I

Рис. 3 Схема сотовой стабилизирующей решетки N4

1-трубка подвода топлива, 19 шт;

2-трубка подвода воздуха, 42 шт

Каналы присоединены при помощи коллекторов к двум независимым подводяшим магистралям, что позволяет осуществлять как раздельную подачу топлива и воздуха, так и подачу предварительно подготовленной смеси в оба .канала одновременно. Преимуществом рассматриваемой схемы, с точки зрения поставленной задачи, является возможность реализации как предельных вариантов качества подготовки смеси (диффузионного режима при раздельной подаче топлива и воздуха и однородного при подаче предварительно подготовленной смеси), так и промежуточных, когда топливо и воздух перед сжиганием подаются в смесительное устройство, в котором осуществлялось частичное перемешивание. Указанное выше смесительное устройство представляло собой выполненную по сотовой схеме проставку, с диаметром отверстий подводящих каналов, соответствующим применяемой стабилизирующей решетке, и располагающуюся над ней. В случае, когда осуществляется раздельная подача топлива и воздуха, характерный масштаб начальной неоднородности состава определяется размером каналов в стабилизирующей решетке, при этом сотовое расположение каналов способствует быстрому макроперемешиванию.

Схема модельной экспериментальной установки приведена на рис. 4.

Рис. 4 Принципиальная схема экспериментальной установки 1-система отбора газовых проб из вторичной зоны камеры сгорания ИОЬ-тила; 2-система пояачи первичного воздуха; 3-система отвода продуктов сгорания; 4-система подогрева вторичного воздуха; 5-система подогрева первичного воздуха; 6-камера сгорания ГЩЬ-типа; 7-система подачи вторичного воздуха; 8- система отбора газовых проб из первичной зоны камеры сгорания ЛОЬ-типа; 9-система запуска камеры сгорания; 10-система подачи топлива

Газовый анализ проводился по методам ГОСТ 17.2.2.04 86 с применением газоанализаторов ДИТАНГАЗ 16 и АСГАТ.

Запуск установки и вывод на рабочий режим осуществлялись вручную. Измерение параметров производилось в автоматизированном режиме при помощи системы КАМАК с последующим выводом сигнала на ЭВМ.

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования выхода оксидов азота при турбулентном горении предварительно подготовленной топливовоздушной смеси в зависимости от коэффициента избытка воздуха, начальной температуры, начального макромасштаба неоднородности поля скоростей и рода топлива. В опытах были использованы стабилизирующие решетки сотовой схемы с диаметром каналов 0-. 5 мм (N1) и -2 мм (N4). Использование этих горелок позволило варьировать начальным макромасштабом неоднородности поля скорости за счет применения горелок с различным количеством отверстий и их диаметром. Суммарная площадь отверстий, через которые

подавалась топливовоздушная смесь, сохранялась постоянной. Эксперименты проводились при начальной температуре воздуха 100°С и 200°С, времени пребывания, соответствующем 18 мс, з качестве топлива использовались пропан и метан. Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 5.

Н0х,р(*п

300 250

200 150 100

50 0

1 А • Решетка №4 - с Решетка №1

/ V

ж 1 Р ' \ А*

у Д0\ я*

ад

НОх,и*п

300 250 200 150 100 50

I ♦Решетка N>4

—

08 09 10 1.1 12 13

0В 09 1 1.1 1.2 13

а) Ь)

Рис. 5 Концентрация оксидов азота при турбулентном горении однородной смеси в зависимости от коэффициента избытка воздуха для разных стабилизирующих решеток Тв0=200°С, т=13 мсга) топливо-пропан,- Ь)топливо-метан

Полученные результаты свидетельствуют о влиянии началь- (

ного масштаба неоднородности поля скоростей при горении гомогенной топливовоздушной смеси на выход оксидов азота, сравнимым с влиянием изменения начальной температуры воздуха на 100°С. Причем, это влияние проявлялось при использовании в качестве топлива пропана, и не является значимым при горении метановоздушной смеси. Основываясь на этих результатах, был сделан вывод о влиянии различий в молекулярных коэффициентах диффузии топлива и окислителя на образование оксидов азота при горении углеводородных топлив.

Согласно Кузнецову В.Р. при ламинарном горении однородной смеси различия в значениях коэффициента диффузии горючего и окислителя вызывают изменения в структуре фронта пламени .

В главе построена следующая модель турбулентного горения однородной смеси. Исходная смесь горючего и окислителя

перемешана до молекулярной однородности и функция плотности распределения вероятности (ФПРЗ) концентрации пассивной примеси з таком случае является дельта-функцией.

Мгновенное состояние фронта пламени, являющегося сильно деформированной и неодносвязной поверхностью, определяется условиями стабилизации пламени и турбулентными пульсациями скорости. В том случае, когда коэффициенты диффузии топлива и окислителя близки по зеличине друг к другу £>г = Во, состав смеси на поверхности фронта пламени остается неизменным. Однако если ' существуют существенные различия в коэффициентах молекулярного переноса Ф- , то при неизменном осреднением по поверхности фронта пламени коэффициенте избытка окислителя некоторые локальные участки фронта пламени будут обогащены, а другие обеднены топливом, и возникнет так называемое диффузионное расслоение однородной смеси. ФПРВ концентрации пассивной примеси для такой смеси уже не будет являться 8- функцией.

Эффекты диффузионного расслоения невелики, и на поверхности фронта пламени не возникают участки, содержащие только горючее или только окислитель, поскольку гораздо раньше возникают предельные условия распространения пламени. В таком случае .-»ремежаемость будет отсутствовать и тогда можно предп, .ожить, что ФПРВ концентрации пассивной примеси для такой смеси будет описываться гауссовым выражением вида:

2СГ2

Р(г) = Д- ехр •42.па

(2)

где г- так называемая восстановленная концентрация горючего - концентрация пассивной примеси.

Очевидно, что процесс горения такой смеси будет иметь особенности, свойственные диффузионному горению, а при моделировании образования токсичных веществ, при горении, например оксидов азота и сажи, эффекты диффузионного расслоения должны учитываться. При этом в математических моделях может быть использован метод ФПРВ концентрации пассивной примеси, используемый при моделировании образования выбросов при турбулентном горении неперемешанных смесей.

Для приближенной оценки степени влияния пульсаций состава и температуры, вызванных диффузионным расслоением, на интенсивность образования оксидов азота использовались метод ФПРВ и упрощенная кинетическая схема.

Принятые допущения: - рассматривается случай горения однородной, перемешанной до молекулярного уровня смеси углеводорода и воздуха в канале, и все неоднородности состава возникают только вследствие эффектов диффузионного расслоения, а функция плотности вероятности пассивной примеси - восстановленной концентрации горючего в каждый момент времени описывается выражением (2).

возникшие пульсации состава и температуры в условиях однородной турбулентности будут затухать по закону:

<?(х) - оа

(3)

При постоянной среднемассовой скорости, например в реакторе полного вытеснения, расстояние представляется как х = (и) (:, и функция плотности вероятности пассивной примеси, определяющая смешение, эволюционирует и может быть представлена как:

Р(г. Ь) = Р({г), а((и) 1)) (4)

При этом интенсивность затухания пульсаций состава и температуры под воздействием турбулентной диффузии может быть определена на основании гидродинамических характеристик течения в канале.

Кинетика образования оксидов азота описывается обобщенным механизмом Зельдовича.

В Условиях таких допущений давление также предполагается известным, а температура и концентрации всех компонент продуктов сгорания, кроме N0, являются равновесными и могут быть предварительно определены из расчета термодинамически равновесного состава. Понятно, что в таком случае концентрации всех компонент и температура являются функциями начального состава или 2, и локальная скорость образования оксида азота, которая также будет являться функцией г, определится из выражения:

[ЛГО]2

(2) = 2КЫ

М-

К 1 2 3

В таком случае, с учетом (4)

г , г 1

гЫО = {(И^«}^ = -г-\\р(г)^т(г,1)Р{г,тга1

0 \Р) о о

(5)

По указанной модели были проведены расчеты, результаты которых представлены на рис. 6. Результаты экспериментов для различного качества подготовки смеси приведены на рис. 7. Показано, что модель качественно правильно описывает горение смесей с различной степенью смешения топлива и окислителя. При этом точность расчета ограничивается точностью описания кинетического механизма. Показано также, что использование в качестве топлива метана приведет к минимальному диффузионному расслоению и, как следствие, к отсутствию влияния неоднородности поля скоростей (т.е. масштаба стабилизирующей решетки) на выход оксидов азота при горении однородной смеси.

400

350 300 250 200 150 IX 50

• ■ Гомоптьб ф«км ■ Дяффуэиотм А Проставив 0 ьш

• « / 1

1 :

1

1 а

с

Ч 13 •

Рис.6 Расчетные зависимости концентрации оксидов азота в зависимости от коэффициента избытка воздуха и качества подготовки смеси

Рис.7 Концентрация оксидов азота при турбулентном горении в зависимости от коэффициента избытка воздуха и качества подготовки смеси Решетка №4, Тв0=200°С, время пребывания 18мс, топливо-пропан

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований модельной камеры сгорания ЛОЬ - типа.

При использовании камеры сгорания такого типа на выход оксидов азота влияет большое количество параметров рабочего режима и конструктивных факторов: коэффициент избытка в первичной зоне, коэффициент избытка во вторичной зоне, длина первичной зоны, качество подготовки топливовоздушной смеси, тип использованного смесителя в зоне смешения.

□ 5 07

0 9

Выпи проведены четыре серии экспериментов, в которых применялись:

1. Гомогенная организация горения в первичной зоне и смеситель с радиальной подачей воздуха в зону смешения; '

2. Диффузионная организация горения в первичной зоне и смеситель с радиальной подачей воздуха в зону смешения;

3. Гомогенная организация горения в первичной зоне и смеситель со спутной подачей воздуха в зону смешения;

4. Диффузионная организация горения в первичной зоне и смеситель со спутной подачей воздуха в зону смешения. ^

В экспериментах варьировались коэффициент избытка возду- *

ха в первичной зоне, коэффициент избытка воздуха во вторичной зоне и длина первичной зоны.

Планирование эксперимента осуществлялось с помощью ро- 4

уотабельного центрального композиционного плана второго порядка. Такой подход позволил вместо последовательной проверки влияния каждого фактора спланировать серию испытаний с одновременным изменением ряда параметров, оценив при этом влияние каждого фактора в отдельности на выход оксидов азота в первичной и вторичной зонах исследуемой камеры сгорания.

В качестве модели для описания системы использована полиномиальная или локально-интегральная модель.

» I

г=1 к; 1=1

Объектом исследования в экспериментах являлась камера сгорания ИОЬ-типа. Целевой функцией выбрано значение концен- '

трации оксидов азота на выходе первичной зоны и значение выхода оксидов азота за вторичной зоной камеры сгорания НОЬ -типа. В качестве факторов - способов воздействия на иссле- ^

дуемую систему выбраны: I

1. Коэффициент избытка воздуха в первичной зоне БфЬ камеры сгорания.

2. Коэффициент избытка воздуха во вторичной зоне ЯС)Ь камеры сгорания.

3. Длина первичной зоны ИОЬ камеры сгорания.

Эксперименты проводились на модельной камере сгорания, описанной во второй главе. В качестве топлива применялся пропан. Длина первичной зоны варьировалась от 183 до 915 мм, что соответствовало времени пребывания 50-250 мс. Длина вторичной зоны в экспериментах оставалась постоянной и равня-

лась 100 мм. Коэффициент избытка воздуха з богатой зоне камеры сгорания изменялся от 0,6 до 0,9, з бедной зоне от 2 до 4. Измерения концентрации оксидов азота производились одновременно на зыходе первичной и вторичной зон экспериментальной камеры сгорания. Для исследования злияния качестза смешения на выход оксидов азота были проведены серии экспериментов на гомогенном и диффузионном факелах з первичной зоне камеры сгорания с использованием смесителей с радиальной и спутной подачей воздуха в зоне смешения, расположенной за первичной зоной.

На основе экспериментальных данных были получены математические модели для расчета выхода оксидов азота з первичной и вторичной зонах экспериментальной камеры сгорания для каждой серии экспериментов. На их основе построены графики, приведенные на рис.8,9.

80 70 60 50 40 30 20 10 0

1Ч0х, ррт

1 -•—N0x1 -•-N0x2

\

80 70 60 50 40 30 20 10 0

ЫОх, ррт

-•-N0x1

1,5

2,5

3,5

а2

1,5

2,5

3,5

0.2

а) Ь)

Рис.8 Зависимость концентрации оксидов азота на зыходе первичной и вторичной зон камеры сгорания Л<2Ь - типа от коэффициента избытка воздуха зо зторичной зоне для гомогенного факела

Тв0=200°С, топливо - пропан; а) смеситель со спутной подачей зозлуха ¡N•1) ; Ь) смеситель с радиальной полачей воздуха (№2)

80 70 60 50 40 30 20 10 0

№х, ррт

-N0X1 -N0x2

1,5

2,5

3,5

а2

80 70 60 50 40 30 20 10 О

ЫОх, ррт

ж. - „

-»—N0x2

1,5

2,5

3,5

<*2

а) Ъ)

Рис.9 Зависимость концентрации оксидов азота на выходе первичной и вторичной зон камеры сгорания ЯОЬ - типа от коэффициента избытка воздуха во вторичной зоне для диффузионного факела

Тв0=200°С, топливо - пропан; а) смеситель со спутной подачей воздуха (№1); Ъ) смеситель с радиальной подачей.воздуха(№2)

Основные результаты и выгоды.

1. Разработан и создан экспериментальный автоматизированный комплекс для моделирования процессов образования оксидов азота в камерах сгорания КфЬ - типа, позволяющий проводить опыты по исследованию образования оксидов азота при турбулентном горении со значениями а, = 0,6 + 0,9 , а2 = 2 + 4 , г, = 50 ч-250 мс, а также варьировать начальным масштабом неоднородности поля скоростей.

2. Установлены количественные закономерности выхода оксидов азота' в первичной зоне камеры сгорания - типа в зависимости от конструктивных факторов (количество подводящих отверстий и длина первичной зоны) и режимных параметров (коэффициент избытка топлива, тип топлива)

3. Впервые установлено влияние начального масштаба неоднородности поля скоростей на концентрацию оксидов азота, объясняемое различием коэффициентов диффузии топлива и окислителя. Уменьшение количества подводящих отверстий с 1141 до 63 при сохранении суммарной площади отверстий, приводит к увеличению выхода оксидов азота на 90 ррт при «1 = 1, а на краях исследуемого диапазона по коэффициенту избытка воздуха, т.е. при от, =0,85 и а, =1,3 порядка 25 ррт;

4. Разработана математическая модель образования оксидов азота с учетом диффузионного расслоения однородной топливо-воздушной смеси:

• Получено качественное совпадение результатов расчетов произведенных по математической модели с результатами экспериментов ;

• Установлено, что неучет эффекта диффузионного расслоения может приводить к ошибкам в расчетах от 10 до 80 ррт, что составляет от 10% при а, =0,95 до 50% при а, =1,3.

* 5. Продемонстрировано существенное снижение количества экс-

( периментов при исследовании модельной камеры сгорания RQL -

типа с помощью методов планированного эксперимента для полу-I чения минимальных выбросов оксидов азота.

6. Для максимального снижения концентрации оксидов азота на

1

выходе камеры сгорания RQL - типа рекомендуется обеспечить j коэффициент избытка воздуха в первичной зоне камеры сгорания

I от, =0,6, при использовании спутного смесителя для смешения

| продуктов сгорания первичной зоны с воздухом коэффициент из-

1 бытка воздуха во вторичной зоне камеры сгорания а, =3,5+4,

, при использовании ра.г "¿льного смесителя а2 = 2 .

Применение камеры сгорания RQL - типа позволяет обеспечить достижение уровней концентраций оксидов азота, соответ-! ствуюших существующим и перспективным международным нормам

1 по предельно допустимым выбросам вредных веществ.

ь

Список основных работ по теме диссертации

' 1.0 методике измерения концентрации и размеров частиц сажи в

t продуктах сгорания II Вопросы теории и расчета рабочих

процессов тепловых двигателей: Межвузовский научный сборник / Ф.М. Альметов, Ф.Г. Бакиров, В.Н. Кружков, Д.Л. Ла-зунов. Уфимский авиационный институт. Уфа, 1994. вып.17. 1 с.23-25.

1 2.Экспериментальное исследование процесса образования сажи

при турбулентном горении // Научно-исследовательские раз-1 работки и высокие технологии двойного применения: Материа-

' лы 1-ой Поволжской научно-технической конференции / В.Н.

Кружков, Ф.Г. Бакиров, Ф.М. Альметов, Д.Л. Лазунов. Сама' ра, 1995. ч.1. с.75-76.

' 3.Лазунов, Д.Л. Оптическая методика измерения характерного

размера и концентрации сажевых частиц в продуктах сгорания

\ \

углеводородных топлив // Проблемы энергомашиностроения: Материалы всероссийской молодежной научно-технической конференции / Д.Л. Лазунов. Уфа, 1996. с.104-105.

4. Experimental Stady on Soot in Turbulent Flame // AeroEngines : Proceedins. of the 1997 China-Russia Symposium / V.N. Kruzhkov, F.M. Almetov, D.L. Lazunov, F.G. Bakirov. Nanjing. China, 1997. p.324-334.

5.Измерение концентрации и размеров частиц сажи в продуктах сгорания углеводородных топлив оптическим методом // Актуальные проблемы авиадвигателестроения : Межвузовзкий научный сборник / В.Н. Кружков, Ф.Г. Вакиров, Ф.М. Альметов, Д.Л. Лазунов Д.Л. УГАТУ. Уфа, 1998. с.61-68.

6.RQL combustor conception - problems and perspectives // Symposium on actual problems of aircraft engines construction / V.N. Kruzhkov, F.G. Bakirov, F.M. Almetov, D.L. Lazunovro. Ufa. Russia, 1999. p.51-53.

7.Лазунов, Д.Л. Повышение эффективности сгорания углеводородных топлив при воздействии электрического поля на процесс горения // Энергоресурсосбережение в республике Башкортостан: Материалы второй научно-практической республи-

• канской конференции / Д.Л. Лазунов, В.Н. Кружков. Уфа, 1999. с.166-171.

8.0 влиянии различий в молекулярных коэффициентах переноса на выход оксидов азота при турбулентном горении однородной смеси // Горение и взрыв: Труды XII симпозиума / В.Н. Кружков, Д.Л. Лазунов, Ф.М. Альметов, Ф.Г. Бакиров. Черноголовка, 2000. ч.1. с.95-96.

9.Образование оксидов азота при турбулентном горении однородной топливо-воздушной смеси // Двигатели XXI века: Материалы Международной конференции / В.Н. Кружков, Д.Л. Лазунов, Ф.М. Альметов, Ф.Г. Бакиров. ЦИАМ. -М., 2000. ч.2. с.8-9.

If

Лаэунов Дмитрий Леонидович

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В КАМЕРЕ

1 СГОРАНИЯ ГТД С ДВУХСТАДИЙНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ГОРЕНИЯ

I

1 Специальность 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели

^ и энергоустановки летательных аппаратов

I

АВТОРЕФЕРАТ

| диссертации на соискание ученой степени

I кандидата технических наук

)

i

?

1(

J

| Подписано в печать 23 мая 2003 г. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Courier New.

! Уел. печ. л. 1,0. Уел. кр.- отт 1,0. Уч.-изд. л. 0,9.

! Тираж 100 экз. Заказ №169

| Уфимский государственный авиационный технический университет

[ Уфимская типография №2 Министерства печати и массовой

| информации Республики Башкортостан

1 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса - 12.

Гс>е>4|

,041

ВВЕДЕНИЕ

1. Аналитический обзор результатов исследований по проблемам образования оксидов азота

1.1. Актуальность вопроса

1.2. Анализ условий образования оксидов азота в камерах сгорания

1.2.1. Формирование термических и быстрых N0X

1.2.2. Формирование топливных N0X

1.2.3. Параметры, влияющие на эмиссию оксидов азота

1.3. Аналитический обзор результатов исследований камер сгорания RQL - типа

1.4. Выводы

2. Методика экспериментальных исследований образования оксидов азота при турбулентном горении в камере сгорания RQL - типа

2.1. Методические особенности проведения эксперимента

2.2. Конструкция модельной установки

2.3. Технологические особенности проведения эксперимента

2.4. Оценка влияния потерь тепла .на концентрацию оксидов азота

2.5. Выводы

3. Экспериментальное исследование образования оксидов азота при турбулентном горении «богатой» то-пливовоздушной смеси

3.1 Экспериментальное исследование образования оксидов азота при турбулентном горении топливовоз-душной смеси

3.2. Термодинамический анализ условий образования оксидов азота и сажи при горении углеводородовоз-душных смесей

3.3. Исследование влияния различий в молекулярных коэффициентах переноса на выход оксидов азота при турбулентном горении однородной смеси

3.4. Выводы 94 4. Экспериментальное исследование образования оксидов азота в модельной камере сгорания RQL - типа

4.1. Основные принципы построения плана эксперимента

4.2. Рототабельное планирование эксперимента по исследованию камеры сгорания RQL типа

4.3. Результаты экспериментальных исследований

4.4. Выводы 111 Основные результаты и выводы 113 Список использованной литературы

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ИНДЕКСОВ, СИМВОЛОВ И СО* j КРАЩЕНИИ

Условные обозначения: с - массовая концентрация, кг/м3;

Ср - теплоемкость при постоянном давлении, Кдж/(моль*К); D - коэффициент диффузии, диаметр, см2/с, мм; G - массовый расход (воздуха, топлива), кг/с; * I - плотность потока излучения, Вт/м3; ki - константа скорости прямой реакции; ki - константа скорости обратной реакции; L - длина, м;

L0 - стехиометрический коэффициент топлива; Р - давление, Па;

Q - количество теплоты в единицу времени, Вт; и - скорость распространения пламени, м/с; г - объемная концентрация, м3/м3; Т - температура, К; t - время, с; ik V - скорость потока, м/с;

W - скорость реакции, кг/(м3*с) ; а - коэффициент избытка воздуха; а\ - коэффициент избытка воздуха в первичной зоне камеры сгорания RQL - типа; а2 -коэффициент избытка воздуха во вторичной зоне камеры сгорания RQL - типа; л - коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К); 7t"K - степень повышения давления в компрессоре; г - время пребывания, с;

- плотность, кг/м3; - абсолютная влажность воздуха, кг/м3; й - постоянная Планка, Дж/с.

Индексы и символы: в - воздух; г - горение; о - окислитель; т - топливо; b - горение; f - топливо; п - нормальный; t - тангенциальный; £ - суммарный. О - начальный;

Сокращения:

ГПА - газоперекачивающий агрегат;

ГТД - газотурбинный двигатель;

ГТУ - газотурбинная установка;

КС - камера сгорания;

JIA - летательный аппарат;

ОАО - открытое акционерное общество;

LPP - (Lean - Premixed - Prevaporized), организация горения предварительно перемешанной топливовоздушной смеси; NOx - концентрация оксидов азота;

NOxl - концентрация оксидов азота на выходе первичной зоны камеры сгорания RQL - типа;

N0x2 - концентрация оксидов азота на выходе вторичной зоны камеры сгорания RQL - типа; ppm - (parts per million), количество частей на миллион; RQL - (Rich - Quench - Lean), двухстадийная организация горения.

Одним из загрязнителей окружающей среды являются газотурбинные двигатели. К основным веществам, образующимся при- работе ГТД и оказывающим вредное воздействие на окружающую среду и человека, относятся оксиды азота (N0X) , дым, оксид углерода (СО), несгоревшие углеводороды (UHC), оксиды серы (S0X) , а также мелкодисперсные частицы сажи.

Вредные вещества, эмитируемые двигателями летательных аппаратов во время взлета, руления и захода на посадку, являются основными загрязнителями окружающей среды в аэропортах и прилегающих к ним городских территориях. К ним следует добавить также и загрязнение от газотурбинных двигателей, применяемых для очистки взлетно-посадочной полосы.

По' сравнению с другими загрязнителями авиация вносит незначительный вклад в загрязнение атмосферы. Камеры сгорания современных летательных аппаратов позволяют поддерживать относительно низкие уровни эмиссии вредных веществ. Однако авиация - единственный, прямой источник загрязнения верхних слоев атмосферы.

Благодаря высоким показателям экономичности и эксплуатационным параметрам, в настоящее время широкое распространение получили наземные газотурбинные установки (ГТУ) на базе отработавших свой ресурс авиационных ГТД. Спектр их использования довольно широк. Они применяются в качестве энергетических установок, газоперекачивающих агрегатов, источников сжатого воздуха (турбокомпрессорных агрегатов), парогазогенераторов и т. п. Экологический аспект при этом также является очень важным.

Процесс совершенствования авиационных двигателей идет по пути повышения таких показателей как степень повышения давления в компрессоре и температура на выходе из камеры сгорания. Эти тенденции приводят к увеличению эмиссии вредных веществ, образующихся при горении углеводородных топлив.

Удорожание очистки топлива и, как следствие, использование в ГТД более дешевых, низкосортных и синтетических топлив (например, биогаз) также оказывает отрицательное воздействие на загрязнение атмосферы.

Наибольшую опасность для атмосферы представляют оксиды азота, разрушающие озоновый слой земли, что приводит к увеличению ультрафиолетовой радиации на земной поверхности .

Кинетика процесса реагирования оксида азота с озоном выглядит следующим образом:

3 2 2 no2 +o = no+o2

Таким образом, оксид азота разрушает озон, а затем рекомбинирует. Благодаря этому оксид азота может вновь вступать в реакцию с озоном, разрушая его.

Гражданские самолеты основное время полета (80-85%) находятся в тропосфере, где выбросы оксидов азота оказывают разрушающее воздействие на озоновый слой. На стратосферу аналогичное, негативное влияние оказывают сверхзвуковые летательные аппараты /1/.

Кроме того, оксиды азота являются сильными токсичными веществами, относящимися ко второму классу опасности /2 9/, представляют серьезную угрозу для населения. Оксиды азота оказывают раздражающее воздействие на органы дыха

- ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, Россия;

- ФГУП «НПП «Мотор»», г. Уфа, Россия;

- ОАО «А.Люлька-Сатурн», Москва, Россия;

- Rolls-Royce Motors, U.K.;

- Pratt & Wittney, Canada;

- General Motors Corporation, Indianapolis, USA;

- General Electric Company, Cincinnati, USA;

- United Technologies Corporation, Hartford, USA;

- Lewis Research Center, Cleveland, USA;

- Institut fur Thermische Stromungsmaschinen, Karlsruhe, Germany.

Использование на практике всех преимуществ камеры сгорания этого типа в части снижения концентрации оксидов азота невозможно без экспериментальных исследований.

Приведенные соображения определили выбор цели и пож становку задач исследований, получивших отражение в данной работе.

Цель работы

Установление количественных закономерностей образования оксидов азота в камерах сгорания RQL - типа в зависимости от режимных параметров рабочего процесса и разработка методики выбора рабочих параметров камер сгорания на основе полученных результатов.

Задачи работы

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи: ния. В больших концентрациях могут вызывать отек легких и летальный исход.

Таким образом, проблема снижения выбросов оксидов азота при сжигании углеводородных топлив в газотурбинных двигателях и газотурбинных установках имеет важное практическое значение.

К настоящему времени сложился ряд схемных решений камер сгорания ГТД, позволяющих снизить уровень эмиссии оксидов азота:

- впрыск воды или водяного пара в первичную зону камеры сгорания;

- обеднение первичной зоны;

- предварительное смешение горючего и окислителя;

- интенсификация смешения топлива и воздуха и уменьшение протяженности стехиометрических зон; я

- использование каталитической камеры сгорания;

- двухстадийное сжигание.

Одна из наиболее перспективных схем низкоэмиссионной камеры сгорания имеет организацию горения по типу «богатое - гашение - бедное» (так называемая, камера сгорания RQL - типа). Камера сгорания этого типа обладает устойчивым горением на всех режимах работы двигателя, надежным запуском, возможностью значительного снижения эмиссии оксидов азота при использовании топлива со значительным содержанием связанного азота.

Эти преимущества предопределили интерес исследователей и разработчиков к этой схеме. Ведущими организациями в изучении этой концепции являются:

- Центральный институт авиационного моторостроения им.

П.И.Баранова, г. Москва, Россия;

• разработан и создан экспериментальный комплекс для моделирования процессов образования оксидов азота в камерах сгорания RQL - типа;

• проведено экспериментальное исследование закономерностей образования оксидов азота в камерах сгорания RQL - типа;

• разработана методика расчета и прогнозирования выхода оксидов азота при турбулентном горении гомогенной смеси ;

• выработаны практические рекомендации к организации горения в камерах сгорания RQL - типа.

Методы исследования

• Экспериментальные исследования процессов образования и разложения оксидов азота проводились на модельной камере сгорания RQL - типа с фронтовым устройством, выполненным по сотовой схеме. В качестве топлива были использованы метан и пропан. Регистрация режимных параметров выполнялась с использованием автоматизированной системы измерения .

• Для исследования процессов образования оксидов азота в камере сгорания RQL - типа применялась методика планированного эксперимента.

• Измерение оксидов азота проводилось по методу ГОСТ 17.2.2.04-86. (Соответствует стандарту Международной организации гражданской авиации (Приложение 16 «Охрана окружающей среды» к конвенции о Международной гражданской авиации, в части норм выбросов загрязняющих веществ двигателями и методов их определения.)).

Научная новизна

• Установлены закономерности, характеризующие изменение концентрации оксидов азота в камере сгорания RQL - типа в зависимости от качества подготовки, состава топливо-воздушной смеси и длины первичной зоны, конструктивных особенностей зоны смешения.

• Впервые установлено влияние начального масштаба неоднородности поля скоростей на выход оксидов азота при горении гомогенной топливовоздушной смеси.

• Впервые разработана математическая модель образования оксидов азота при горении однородной топливовоздушной смеси с учетом диффузионного расслоения.

ПракФичесхая значимость

• Получены количественные характеристики процессов образования оксидов азота при горении углеводородовоздушных смесей, учитывающие изменение начального масштаба неоднородности поля скоростей.

• Установлено влияние конструктивных особенностей фронтового устройства, длины первичной зоны, и типа смеси-' тельного устройства на эмиссионные характеристики камеры сгорания RQL - типа.

• Выработаны рекомендации по выбору оптимальных параметров рабочего процесса камеры сгорания RQL - типа с низкой эмиссией оксидов азота.

На защиту выносятся

• Результаты экспериментальных исследований по выбросам оксидов азота в камерах сгорания RQL - типа при горении углеводородовоздушных смесей.

• Методика расчета выбросов оксидов азота при турбулентном горении гомогенной смеси.

• Принципы выбора рабочих параметров камеры сгорания RQL - типа.

Апробация работы

Результаты, изложенные в работе, были представлены на:

• международном симпозиуме по горению, Москва-С. Петербург, 19 93 г.;

• научно-технической конференции по проблемам двойного применения, Самара, 1995 г.;

• II научно-техническом семинаре по ГТД, Стамбул, Турция, 1996 г.;

• международном симпозиуме по проблемам рабочих процессов ГТД, Нанкин, Китай, 1997 г.;

• симпозиуме по актуальным проблемам авиадвигателестрое-ния в г. Уфе, 1998 г.;

• второй научно-практической конференции «Энергоресурсосбережение в республике Башкортостан» в г. Уфе, 1999 г.;

• международной конференции « Двигатели XXI века», ЦИАМ, Москва, 2000 г.;

• XII международном симпозиуме по горению и взрыву, Черноголовка, 2000 г.

Результаты работы используются на кафедре теории авиационных и ракетных двигателей Уфимского государственного авиационного технического университета, а также переданы для практического использования ФГУП НПП «Мотор» г. Уфа.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников из 87 наименований. Основной текст содержит 127 страниц, 53 иллюстрации, 8 таблиц.

Основные результаты и выводы

1. Разработан и создан экспериментальный автоматизированный комплекс для моделирования процессов образования оксидов азота в камерах сгорания RQL - типа, позволяющий проводить опыты по исследованию образования оксидов азота при турбулентном горении со значениями а\ = 0,6-4-0,9 , а2 = 2-ь4 , т1 = 50-^250 мс, а также варьировать начальным масштабом неоднородности поля скоростей.

2. Установлены количественные закономерности выхода оксидов азота в первичной зоне камеры сгорания RQL - типа в зависимости от конструктивных факторов (количество подводящих отверстий и длина первичной зоны) и режимных параметров (коэффициент избытка воздуха, тип топлива) .

3. Впервые установлено влияние начального масштаба неоднородности поля скоростей на концентрацию оксидов азота, объясняемое различием коэффициентов диффузии топлива и окислителя. Уменьшение количества подводящих отверстий с 1141 до 63 при сохранении суммарной площади отверстий, приводит к увеличению выхода оксидов азота на 90 ррш при «1 = 1, а на краях исследуемого диапазона по коэффициенту избытка воздуха, т.е. при «1 = 0,85 и «1 = 1,3 порядка 2 5 ррш.

4. Разработана математическая модель образования оксидов азота с учетом диффузионного расслоения однородной топливовоздушной смеси:

• Получено качественное совпадение результатов расчетов произведенных по математической модели с результатами экспериментов;

• Установлено, что неучет эффекта диффузионного расслоения может приводить к ошибкам в расчетах от 10 до 80 ррш, что составляет от 10% при «1 = 0,95 до 50% при «1 = 1,3.

5. Продемонстрировано существенное снижение количества экспериментов при исследовании модельной камеры сгорания RQL - типа с помощью методов планированного эксперимента для получения минимальных выбросов оксидов азота.

6. Для максимального снижения концентрации оксидов азота на выходе камеры сгорания RQL - типа рекомендуется обеспечить коэффициент избытка воздуха в первичной зоне камеры сгорания «1 = 0,6, коэффициент избытка воздуха во вторичной зоне камеры сгорания «2 = 3,5-н4 при использовании спутного смесителя для смешения продуктов сгорания первичной зоны с воздухом, и «2 = 2 при использоs вании радиального смесителя.

Применение камеры сгорания RQL - типа позволяет обеспечить достижение уровней концентраций оксидов азота соответствующих существующим и перспективным международным нормам по предельно допустимым выбросам вредных веществ.

1. Авиация и глобальная атмосфера: Специальный доклад / ЮНЕП; Межправительственная группа экспертов по изменению климата; 1999. с.744.

2. Аояма, К. Разработка камеры сгорания для газовой турбины мощностью 120 МВт с низкими выбросами NOx / К. Аояма, С. Мандаи // Энергетические машины. 1984. №4. с. 5258 .

3. Ахмад, Т. Расчет количества выбросов окислов азота и сажи, образующихся ё турбулентных диффузионных пламенах / Т. Ахмад, С. Пли, Д. Майерс // Энергетические машины. 1985. Том 107; №1. с.34-45.

4. Бородина, JI.M. Образование сажи в ламинарном диффузионном пламени природного газа при введении в газ ряда углеводородов и воздуха/ JI.M. Бородина, М.С. Немировский, П.А. Теснер // Физика горения и взрыва. 1999. Том 35; №1. с.11-15.

5. Боумэн, К. Т. Кинетика образования и разложения загрязняющих веществ при горении // Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени / пер. с англ. под ред. Дитякина Ю.Ф. М.: Машиностроение, 1981. с.59-83.

6. ГОСТ 17.2.2.04-86. Охрана природы. Атмосфера. Двигатели газотурбинные самолетов гражданской авиации. Нормы и методы определения выбросов загрязняющих веществ. Введ.01.01.86. с.20. Группа Д14.

7. ГОСТ 29328-92. Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Введ.01.01.92.с.20. Группа Е23.

8. Ивлиев, А.В. Разработка экологически безопасной газовой горелки схемы "богатая-бедная" смесь// Процессы горения теплообмена и экология тепловых двигателей: Вестн. СГАУ/ А. В. Ивлиев. Самар. гос. аэрокосм, ун-т, Самара, 1998. с.146-149.

9. Канило, П.М. Токсичность ГТД и перспективы применения водорода/ П.М. Канило. Киев: Наукова думка, 1982. 140с.

10. Кашапов, Р.С. Экспериментальное и теоретическое исследование образование оксидов азота при горении однородной метановоздушной смеси / Р.С. Кашапов, Д.А. Максимов, Д.В. Скиба // Авиационная техника. 1999. №4. с.55-57.

11. Кузнецов, В.Р. Турбулентность и горение / В.Р. Кузнецов, В.А. Сабельников. М.: Наука, 1986. 288с.

12. Липатников, А.Н. Численное моделирование образования окиси азота при турбулентном горении предварительно перемешанной газовой смеси / А.Н. Липатников // Физика горения и взрыва. 1993. №3. с. 78-81.

13. Математическая модель процессов образования и расчета загрязняющих вешеств и оптимизация камер сгорания ГТД / А.А. Саркисов, О.А. Рудаков, Н.Д. Саливон, Ю.В. Сигалов // Теплоэнергетика. 2000. №5. с.21-23.

14. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. М.: Наука, 1980. 478с.

15. Максимов, Д. А. Закономерности образования окислов азота при сжигании предварительно подготовленной смеси в камерах сгорания наземных установок на базе авиационных

16. ГТД. Автореф. дис. канд. техн. наук. / Д. А. Максимов. УГАТУ. Уфа, 1998. 24с.

17. Мелхолланд, Д. Применение двухступенчатого сжигания для снижения уровня выбросов NOx в блочных жаротрубных котлах. / Д. Мелхолланд, В. Ланье // Энергетические машины. 1985. Том 107; № 3. с.126-131.

18. Образование оксидов азота при турбулентном горении однородной топливо-воздушной смеси // Двигатели XXI века: Материалы Международной конференции / В.Н. Кружков, Д.Л. Лазунов, Ф.М. Альметов, Ф.Г. Бакиров. ЦИАМ. -М., 2000. ч.2. с.8-9.

19. Образование и выгорание сажи при сжигании углеводородных топлив/ Ф.Г. Бакиров, В.М. Захаров, И.З. Полещук, З.Г. Шайхутдинов. М.: Машиностроение, 1989. 128 с.

20. Организация горения в низкоэмиссионной камере сгорания ГТУ АЛ-31СТ / В.М. Чепкин, Е.Ю. Марчуков, В. В. Ку-прик, С.А. Федоров. 1996.

21. Патент РФ, МПК F23C11/00. Способ сжигания топлива. /

22. A.В. Ивлиев. №2078284; Зарег.27.04.97; Приоритет 10.04.95.

23. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест № 13 42-7 5. Утв. зам. главн. сан. врача СССР 16 августа 1975 г (отдельный оттиск) .

24. Прудников, А.Г. Процессы смесеобразования и горения в реактивных двигателях/ А. Г. Прудников, М.С. Волынский,

25. B.Н. Сагалович. М.: Машиностроение, 1971. 356с.

26. Райе, И. Бинарный цикл газовая турбина с промежуточным подогревом газа паровая турбина. Часть 1. Критический анализ цикла / И. Райе // Энергетические машины. 1980. Том 102; №1. с.33-42.

27. Райе, И. Бинарный цикл газовая турбина с промежуточным подогревом газа паровая турбина. Часть 2. Использование газогенератора LM5000 в бинарном цикле / И. Райе // Энергетические машины. 1980. Том 102; №1. с.43-54.

28. Расходов, А.Г. Моделирование внутрикамерных процессов с целью определения характеристик камеры сгорания ГТД. Автореф. дис. канд. техн. наук /А.Г. Расходов. КГТУ. Казань, 2001. 19с.

29. Рыжов, А.А. Проблемы организации низко-змиссионного сжигания жидкого топлива и природного газа в однозонной камере сгорания ГТУ.//Техника на пороге XXI века: Сборник научных трудов/ А. А. Рыжов, Г. П. Гребенюк. Уфа: Гилем, 1999. с.108-119.

30. Соммер, Т. Дальнейшая разработка систем сжигания топ-лив с низким уровнем выбросов NOx и их применение в работающих на угле энергетических котлах/ Т. Соммер, С. Джонсон, Г. Линдстрем // Энергетические машины. 1980. №3. с. 143-153.

31. Сценарии выбросов / Межправительственная Группа Экспертов по Изменению Климата: Специальный доклад ЮНЕП, 2000. 27с. ISBN 92-9169-313-8

32. Теория турбулентных струй/ Г.Н. Абрамович, Т.А. Гир-шович, С.Ю. Крашенинников и др. М.: Наука, 1984. 716с.

33. Теснер, П.А. Скорость роста частиц сажи / П.А. Теснер // Физика горения и взрыва. 1993. с.51-54.

34. Токарев, В.В. Исследование возможности уменьшения эмиссии окислов азота путем управления стехиометрией. // Двигатели XXI века: Материалы Международной научной конференции / В.В. Токарев. ЦИАМ, М., 2000. 4.1., с.171-173.

35. Туф, Д. Модель расчета выбросов воздушных, быстрых и топливных окислов азота из газотурбинных установок / Д. Туф // Энергетические машины. 1986. Том 107. №2. с. 91100.

36. Тухбатуллин, Ф.Г. Малотоксичные горелочные устройства газотурбинных установок/ Ф.Г. Тухбатуллин, Р.С. Кашапов. М: Недра, 1997. 155с.

37. Хилт, М. Конструктивные способы снижения выбросов окислов азота из камер сгорания мощных газовых турбин / М. Хилт, Д. Уаслоу / Энергетические машины. 1984. №4. с.79-89.

38. Хмыров, В.И. Конверсия оксида азота в пламени углеводородных топлив при двухступенчатом сжигании / В.И. Хмыров, В.О. Кроль, А.К. Слямбаева // Физика горения и взрыва. 1993. №4. с.16-20.

39. A numerical study on the influence of mixing on NOx formation // Modelling of Chemical Reaction Sistems: Proc. Of an Int. Workshop / M. Kraft, H. Fey, A. Shlegel ect. Berlin. Germany, 1997. p.15.

40. Alternative Control Techniques Document—NOx Emissions from Stationary Gas Turbines: Technical Report / U. S. Enviromental Protection Agency, Emission Standards Division; EPA-453/R-93-007; USA, North Carolina, 1993. p.399.

41. Brushwood, J. Syngas Combustor for Fluidized Bed Applications / J. Brushwood // ASME Paper. 1999. No. FBC99-0133. p.8.

42. Burgess, A.R. Combustion generated NOX and S02 from heavy liquid fuels // Joint Meeting of the Portuguese, British, Spanish and Swedish Sections of The Combustion Institute / A.R. Burgess, L.J. Molero. Funchal. Portugal, 1996. p.6"-.

43. Cost Analysis of NOx Control Alternatives for Stationary Gas Turbines: Technical Report / ONSITE SYCOM Energy Corporation. B. Major, B. Powers. No. DE-FC02-97CHI0877; Carlsbad. USA, 1997. p.55.

44. Design and perfomance of low Btu fuel Rich-Quench-Lean gas turbine combustor: Technical Report / GE Environmental Systems; A.S. Feitelberg, M.R. Jackson, M.A. Lacey ect. DE-AC21-87MC23170; 1996. p.13.

45. Duwig, С Design of a generator of simulated gasified biomass for pilot plants applications // Conf. submitted to the IGTI-ASME / C. Duwig, J. Fredirksson, T. Fransson. New Orleans. USA, 2001. p.10.

46. Effect of Jet Injection Angle and Number of Jets on Mixing and Emissions From a Reacting Crossflow at Atmospheric Pressure: Final Contractor Report / NASA; D.S. John, G.S. Samuelsen. CR-2000-209949; 2000. p.20.

47. Evaluation of advanced two-phase flow and combustion models for predicting low emission combustors // Gas Turbine & Aeroengine: Proceedings of 45th ASME Congress / G. Klose, R. Schmehl, R Meier R. ect. ASME. Munich. Germany, 2000. p.9.

48. Experimental Stady on Soot in Turbulent Flame // Aero-Engines: Proceedins of the 1997 China-Russia Symposium / V.N. Kruzhkov, F.M. Almetov, D.L. Lazunov, F.G. Bakirov. Nanjing. China, 1997. p.324-334.

49. Hassa, C. Design Principles for the Quench Zone of Rich-Quench-Lean Combustors / C. Hassa, C.E. Migueis, P. Voigt // Design Principles and Methods for Aircraft Gas Turbine Engines. 1999. AGARD-RTO-MP-OO8. p.11.

50. Kraft, M. Some Analytic Solutions for Stochastic Reactor Models Based on the Joint Composition PDF // WeierstralS-Institut fur Angewandte Analysis und Stochastik / M. Kraft, H. Fey. Berlin. Germany, Preprint No. 456. 1998. p.20.

51. Magel, H.C. Modelling of Hydrocarbon and Nitrogen Chemistry in Turbulent Combustor Flows using Detailed Reaction Mechanism // Modelling of Chemical Reaction Systems: 3rd Workshop / H.C. Magel, U. Schnell, K.R.G. Hein. Heidelberg. Germany, 1996. p.10.

52. Mavris, D.N. A Methodology for Robust Design of Impingement Cooled HSCT Combustor Liners / D.N. Mavris, B. Roth // AIAA Paper. №97-0288. 1997. p.11.

53. Mixing of an Airblast-Atomized Fuel Spray Injected Into a Crossflow of Air: Contractor Report / NASA; M.Y. Leong, V.G. McDonell, G.S. Samuelsen. CR-2000-210467; 2000. p.386.

54. Mixing of Pure Air Jets With a Reacting Fuel-Rich Crossflow: Technical Memorandum / NASA; M.Y. Leong, G. S. Samuelsen, J.D. Holdeman. TM-97-107430; 1997. p.26.

55. Neuhoff, H. GT24 and GT26 gas turbines sequential combustion the key to high efficiencies / H. Neuhoff, K. Thoren // ABB Review. 2/94. 1994. p.18.

56. NOx Emissions in Combustion Systems of Coal Fired Furnaces with a Reducing Environment: Predictions and Measurements / A. Antifora, M. Sala, A. Perera, L. Vige-vano // Environ. Comb. Tech. v.l. 2000. p.25-51.

57. Numerical Simulation of a Low Emissions Gas Turbine Combustor Using KIVA-II.Part II. Quick-Quench/Lean-Combustion Zones Analysis: Final Contractor Report / NASA; S.L. Yang, R. Chen, M.C. Cline. CR-204140; 1997. p.15.

58. Optimization of Jet Mixing Into a Rich, Reacting Crossflow: Technical Memorandum / NASA; M.Y. Leong, G. S. Samuelsen, J.D. Holdeman. TM-1997-206294; 1997. p.19.

59. Patent US, F02C7/08. Apparatus and method for rich-quench-lean (RQL) concept in a gas turbine engine combustor having trapped vortex cavity / D.L. Burrus, A.W. Johnson, H.C. Mongia. №6286298; Filed 18.12.1998; Priority 11.09.2001.

60. Patent US, F02C1/00. Rapid-quench axially staged combustor / A. S. Feitelberg, M.C. Schmidt, S.G. Goebel. №5996351; Filed 07.07.1997; Priority 07.12.1999.

61. Patent US, F02C3/00. Low emissions can combustor with dilution hole arrangement for a turbine engine / J. В Hoke, D.B. Mountz, H. Olsen, R.M. Sonntag. №6101814; Filed 15.04.1999; Priority 15.08.2000.

62. Patent US, F02C3/30. Rich-quench-lean combustor for use with a fuel having a high vanadium content and jet engine or gas turbine system having such combustors / M. Massarani №5819540; Filed 18.08.1997; Priority 13.10.1998.

63. Quantification of Mixing and Mixing Rate from Experimental Observations: Final Contractor Report / NASA; R. Everson, D. Manin, M. Winter. NAS3-25954; 1994. p.9.

64. Risk, N.K. Low NOx Reach-Lean Combustion Concept Application / N.K. Risk, H.C. Mongia // AIAA Paper. No. 911962. 1991. p.11.

65. RQL combustor conception problems and perspectives // Symposium on actual problems of aircraft engines construction / V.N. Kruzhkov, F.G. Bakirov, F.M. Almetov, D.L. Lazunov. Ufa, Russia. 1999. p.51-53.

66. Straub, D.L. Simulations of a Rich Quench Lean (RQL) Trapped Vortex Combustor // Fluent Technical Notes TN133: International Symposium / D.L. Straub, T.G. Sidwell, D.J. Maloney ect. Newport Beach. USA, 2000. p.11.

67. Study of NOX Emission Characteristics in Pressurized Staged Combustor Concepts // Combustion: Twenty-Fifth International Symposium / J. Meisel, R. Koch, R. Kneer, S. Wittig. Karlsruhe. Germany, Vol.25. 1994. p.1043-1049.

68. The Effect of Air Preheat at Atmospheric Pressure on the Formation of NOx in the Quick-Mix Section of an Axi-ally Staged Combustor: Technical Memorandum / NASA; M. A. Vardakas, V.Y. Leong, J. Brouwer, G.S. ect. TM—1999-209431; 1999. p.29.

69. Xu, M. Modelling And Mechanism Of NOx Emissions Under Fuel Staging During Combustion Электронный ресурс./ M. Xu, Y. Fan, J. Yuan // Huazhong University of Science and Technology; http://www.lasef.ist.utl.pt/lcssa/index.html. Huazhong. 1996.