ВИХРЕВОЙ РЕАКТОР ПРОДУКТОВ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ – КАК ФАКЕЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ГОРЕНИЯ  

Свердлов Е.Д., Ф.Г. Марков, Г.К. Ведешкин

ФГУДП Научно Испытательный Центр Центрального Института Авиационного Мотостроения, Москва, Россия

Для стабилизации горения в камерах сгорания авиационных  ГТД, промышленных ГТУ и других энергетических устройствах обычно используются зоны рециркуляции, однако в условиях высокоскоростных прямоточных двигателей, а также низкоэмиссионных камер сгорания, работающих на «бедных» смесях, использование зон рециркуляции для стабилизации горения встречает определенные затруднения.

В качестве альтернативного источника стабилизации горения в отдельных случаях использовалась факельная стабилизация, в которой  дежурный факел создавался с помощью небольшой камеры сгорания (факельного газогенератора). Однако такая схема стабилизации горения не получила серьезного развития, в частности, из-за проблем охлаждения и значительных  потерь тепла в стенки газогенератора.

В НИЦ ЦИАМ  разработан и с успехом применяется миниатюрный  вихревой реактор-газогенератор продуктов окислительной конверсии углеводородных  топлив, создающий  на выходе устойчивый факел горения, который может быть использован для стабилизации  горения основной топливовоздушной смеси в камерах сгорания различных энергетических устройств.

Отличительной особенностью  разработанного реактора, в отличие от ранее, применяемых является то, что внутри его корпуса протекают реакции окислительной конверсии углеводородных  топлив  (предпламенные процессы), а интенсивное горение реализуется  лишь в факеле на выходе  из реактора. Такая схема рабочего процесса позволила с одной стороны существенно снизить  температуру продуктов  реакции и, как следствие, стенок газогенератора, а с другой стороны существенно увеличить скорости химических реакций в факеле на выходе из реактора, обеспечив прекрасную устойчивость  горения пилотного факела при малых размерах реактора.

В работе исследованы поля течений и температур продуктов реакции внутри и на выходе из реактора при вихревой  схеме организации рабочего процесса.

Представлены характеристики устойчивости  горения пилотного факела в спутном потоке воздуха,  а так же характеристики стабилизации горения потока бедной топливовоздушной смеси в низкоэмиссионной горелке при факельной и рециркуляционной стабилизации горения.

Исследования состава газа, отобранного из реактора, показали существенное содержание продуктов предпламенных процессов формальдегида и окиси углерода.

Показано, что интенсификация предпламенных процессов окислительной конверсии  приводит к существенному увеличению скоростей химических реакций горения.

Продемонстрировано значительное расширение границ бедного срыва топливовоздушной смеси при использовании факельной стабилизации горения.