Специалисты Пермского политеха создали трехмерную модель камеры сгорания с параметрами реальной газотурбинной установки и определили режимы, при которых горение водорода остается стабильным без риска перегрева оборудования.
Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали методику, позволяющую адаптировать действующие газотурбинные установки к работе на водородном топливе. Впервые процесс горения водорода был воспроизведен в условиях, максимально соответствующих реальной эксплуатации промышленного оборудования. Об этом рассказали в пресс-службе правительства Пермского края.
Традиционные турбины, обеспечивающие выработку электричества и тепла, используют ископаемое топливо. Его недостатки — вредные выбросы в атмосферу и постепенное истощение запасов. Альтернативой может стать водород: при сгорании он дает почти втрое больше тепла, чем бензин, и вчетверо больше, чем метан.
Однако просто переключить существующее оборудование на новый вид топлива нельзя. Газотурбинные установки изначально проектировались под природный газ, а физические характеристики горения у этих газов существенно различаются. Кроме того, большинство ранее выполненных научных работ не учитывало реальные параметры промышленных турбин — высокое давление, сложную аэродинамику внутри камеры сгорания и завихрения воздушных потоков. Результаты лабораторных экспериментов в таких условиях невозможно напрямую применить к действующему оборудованию.
Пермские исследователи выбрали другой подход. Они создали трехмерную модель камеры сгорания, включив в нее все конструктивные элементы. Параметры на входе — температура, давление, расход топлива и воздуха — были заданы идентичными показателям реально функционирующей газотурбинной установки.
Аспирант кафедры «Энергетическое машиностроение» ПНИПУ Станислав Архипов пояснил, что в ходе работы удалось определить точные значения, при которых горение водорода сохраняет стабильность. «Мы проверили разные режимы подачи топлива и воздуха и увидели, что в оптимальных условиях положение пламени фиксированное, температура на выходе из камеры соответствует норме, а риск перегрева оборудования отсутствует. Это значит, что инженеры могут использовать полученные цифры для настройки существующих турбин, спроектированных под природный газ», — привела пресс-служба его слова.
В университете отметили, что предложенное решение дает возможность переводить действующие турбины с природного газа на водород, избегая значительных расходов на создание принципиально новых технических разработок.
