Способ повышения кпд и полноты сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания газотурбинных двигателей

Способ повышения КПД и полноты сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания газотурбинных двигателей заключается в том, что газовоздушную смесь в жаровой трубе камеры сгорания подвергают обработке одновременно электрическим полем коронного разряда и магнитным полем путем помещения на оси жаровой трубы электрода, на который подается положительный потенциал 3,8-6,8 кВ. В прямоточной трубчатой камере сгорания электрод выполнен в виде тонкого металлического стержня. В кольцевой камере сгорания электрод выполнен в виде кольца. Создание магнитного поля осуществляют в трубчатой камере с помощью соленоида, а в кольцевой камере с помощью тороидальной катушки. Изобретение направлено на повышение температуры горения, улучшение процесса горения и снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах газотурбинного двигателя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкции камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД), и позволяет повысить КПД газотурбинного двигателя и снизить содержание токсичных газов в выхлопных газах.

Известна прямоточная трубчатая камера сгорания (Ю.М.Пчелкин. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. М.: Изд-во «Машиностроение», 1984, с.160).

Недостатком известной трубчатой камеры сгорания является невысокая температура сгорания углеводородного топлива и недостаточное смешивание и турбулизация компонентов топлива и окислителя, что является причиной низкого КПД ГТД и неполного сгорания горючего.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении температуры горения, улучшении процесса горения и снижении содержания токсичных веществ в выхлопных газах ГТД.

На фиг.1 представлена прямоточная трубчатая камера сгорания ГТД. Указанная задача решается тем, что в жаровой трубе трубчатой камеры сгорания ГТД (фиг.1) электрическое поле коронного разряда создает помещенный на оси жаровой трубы тонкий металлический стержень (тонкая проволока) 1, на который подается положительный потенциал 3,8-6,8 кВ. Роль противоположного электрода играет заземленный корпус 4. Магнитное поле создается соленоидом 2, навитым на цилиндрический корпус камеры сгорания 4.

Электрод создает в жаровой трубе электрическое поле коронного разряда, что повышает температуру горения углеводородного топлива и придает скорости положительным и отрицательным хемоионам, а соленоид создает магнитное поле, которое обусловливает возникновение силы Лоренца, «закручивающей» хемоионы разных знаков таким образом, что они движутся по окружностям или винтовым линиям навстречу друг другу, что способствует смешиванию и турбулизации компонентов топлива и окислителя и, следовательно, повышению полноты сгорания углеводородного топлива и уменьшенгию токсичных веществ в отработавших газах. При этом векторы напряженности электрического и магнитного полей не должны быть коллинеарны.

Известна кольцевая камера ГТД (Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей / Под общ. ред. д-ра техн. наук А.В.Хронина. М.: Машиностроение, 1989, с.416).

Недостатком известной кольцевой камеры сгорания является невысокая температура сгорания углеводородного топлива и недостаточное смешивание и турбулизация компонентов топлива и окислителя, что является причиной низкого КПД ГТД и неполного сгорания горючего.

На фиг.2 представлена кольцевая камера сгорания ГТД. Указанная задача решается тем, что электрическое поле коронного разряда в жаровой трубе 6 кольцевой камеры сгорания создает электрод 8, выполненный из тонкого металлического стержня (проволоки) в виде кольца, проходящего через центр жаровой трубы, на который подается положительный потенциал 3,8-6,8 кВ. Роль противоположного электрода играет заземленный корпус 5. Магнитное поле создается тороидальной катушкой 6, схематический чертеж которой представлен на фиг.3, где цифрой 9 обозначена тороидальная катушка, а цифрой 10 - электрод (обозначенный на фиг.2 цифрой 8).

Электрод создает в жаровой трубе электрическое поле коронного разряда, что повышает температуру горения углеводородного топлива и придает скорости положительным и отрицательным хемоионам, а тороидальная катушка создает магнитное поле, которое обусловливает возникновение силы Лоренца, «закручивающей» хемоионы разных знаков таким образом, что они движутся по окружностям или винтовым линиям навстречу друг другу, что способствует смешиванию и турбулизации компонентов топлива и окислителя и, следовательно, повышению полноты сгорания углеводородного топлива и уменьшению токсичных веществ в отработавших газах.

Таким образом, одновременно в результате воздействия на газовоздушную смесь в жаровой трубе камеры сгорания электрического поля коронного разряда повышается температура горения, что повышает КПД, и хемоионы разных знаков приобретают противоположно направленные скорости, а в результате воздействия магнитного поля они движутся по окружностям или винтовым линиям навстречу друг другу, что способствует смешиванию и турбулизации компонентов топлива и окислителя и, следовательно, повышению полноты сгорания углеводородного топлива и уменьшению токсичных веществ в отработавших газах. При этом векторы напряженности электрического и магнитного полей не должны быть коллинеарны.

1. Способ повышения КПД и полноты сгорания углеводородного топлива в трубчатых камерах сгорания газотурбинных двигателей, отличающийся тем, что газовоздушную смесь подвергают обработке одновременно электрическим полем коронного разряда и магнитным полем путем помещения на оси жаровой трубы камеры сгорания электрода в виде тонкого металлического стержня (проволоки), на который подается положительный потенциал 3,8-6,8 кВ, и создания вокруг корпуса камеры сгорания соленоида.

2. Способ повышения КПД и полноты сгорания углеводородного топлива в кольцевых камерах сгорания газотурбинных двигателей, отличающийся тем, что газовоздушную смесь подвергают обработке одновременно электрическим полем коронного разряда и магнитным полем путем введения в жаровую трубу камеры сгорания электрода, выполненного из тонкого металлического стержня (проволоки) в виде кольца, проходящего через центр жаровой трубы, на который подается положительный потенциал 3,8-6,8 кВ, и создания вокруг жаровой трубы тороидальной катушки.