Расчет параметров двигателя и необходимого расхода попутного газа при его использовании в качестве топлива


Авторы

Бакланов А. В.

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

e-mail: andreybaklanov@bk.ru

Аннотация

В настоящее время вопросу рациональной утилизации попутного нефтяного газа уделено много внимания. Одним из решений данного вопроса является адаптация газотурбинного двигателя к работе на газах различного состава. В данной статье приводится схема двигателя НК-16СТ с генератором для выработки электрической энергии. Для анализа принят условный состав нескольких газов и выполнен расчет мощности двигателя. Произведена оценка того, на сколько требуется увеличить открытие дозатора газа по сравнению с открытием дозатора во время работы двигателя на природном газе. Также произведен расчет необходимого давления газа на входе в двигатель для обеспечения рассчитанной мощности.

Ключевые слова:

газотурбинный двигатель, камера сгорания, нефтяной газ, мощность, топливная система

Библиографический список

  1. Lieuwen T.C., Yang V. Combustion Instabilities in Gas Turbine Engines, Progress in Astronautics and Aeronautics. V. 210, AIAA, Reston, VA, 2005. 657 p.
  2. Ashwani K. Gupta, D. G. Lilley, Nick Syred. Swirl Flows: Energy and engineering science series. Abacus Press, 1984, 475 р.
  3. Durbin M.D., Vangsness M.D., Ballal D.R., Katta V.R. Study of Flame Stability in a Step Swirl Combustor // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1996. V. 118, No. 2. P. 308-315. DOI: 10.1115/1.2816592
  4. Lefebvre A.H. Fuel effects on gas turbine combustion-ignition, stability, and combustion efficiency // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1984. V. 107, P. 24-37. DOI: 10.1115/1.3239693
  5. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В. и др. Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения. - Самара: СНЦ РАН, 2004. – 266 с.
  6. Гриценко Е.А., Данильченко В.П., Лукачев С.В. и др. Некоторые вопросы проектирования авиационных газотурбинных двигателей. - Самара: СНЦ РАН, 2002. – 527 с.
  7. ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунальнобытового назначения: технические условия. – Москва: Изд-во стандартов. 1996.
  8. ГОСТ 31369-2008. Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава. – Москва: Изд-во стандартов, 2008.
  9. Бакланов А.В. Возможность использования метано-водородного топлива в конвертированных газотурбинных двигателях для энергетических установок // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22, № 1. С. 82–93. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-1-82-93
  10. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2010. 560 p.
  11. Данильченко В.П., Лукачев С.В., Ковылов Ю.Л. и др. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2008. – 620 с.
  12. Бакланов А.В., Неумоин С.П. Возможность использования коксового газа в конвертированных газотурбинных установках электро- и компрессорных станций // Газовая промышленность. 2019. № 3 (781). С. 84–91.
  13. Бакланов А.В., Неумоин С.П., Маркушин А.Н. Оценка возможных режимов работы ГТУ НК-16СТ при использовании в качестве топлива попутного нефтяного газа // Газовая промышленность. 2017. № 5 (758). С. 80.
  14. Бакланов А.В. Поэтапная доводка камеры сгорания газотурбинного двигателя, работающей в условиях форсирования скорости воздуха на выходе из компрессора // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24, № 3. С. 13–22.
  15. Бакланов А.В. Влияние изменения конструкции камеры сгорания на уровень концентрации СО2 в выхлопных газах газотурбинного двигателя НК-16СТ // Газовая промышленность. 2022. № 6 (834). С. 80–88.
  16. Lieuwen T., McDonellV., Petersen E., Santavicca D. Fuel Flexibility Influences on Premixed Combustor Blowout, Flashback, Autoignition, and Stability // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2008. V. 130. DOI: 10.1115/1.2771243
  17. Harrison W.E., Zabarnick S. The OSD Assured Fuels Initiative— Military Fuels Produced from Coal. Presented at DoE Clean Coal Conference, Clearwater, FL, June 2007.
  18. Moses C., Roets P. Properties, Characteristics and Combustion Performance of Sasol Fully Synthetic Jet Fuel // ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2009. V. 131, No. 4. DOI: 10.1115/1.3028234
  19. Schluter J., Schonfeld T., Poinsot T., Kreds W., Hoffmann S. Characterization of confined swirl flows using large eddy simulations // ASME Turbo Expo. 2001. DOI: 10.1115/2001-GT-0060
  20. Метечко Л.Б., Тихонов А.И., Сорокин А.Е., Новиков С.В. Влияние экологических нормативов на развитие авиационного двигателестроения // Труды МАИ. 2016. № 85. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=67495
  21. Силуянова М.В., Челебян О.Г. Применение альтернативных топлив в авиационных газотурбинных двигателях // Труды МАИ. 2016. № 87. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=69695
  22. Ланский А.М., Лукачев С.В., Матвеев С.Г. Статистический анализ влияния размерности на параметры камер сгорания ГТД // Труды МАИ. 2010. № 41. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=23770


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход