Előkeveréses égő stabilitási és spektrometriai vizsgálata
Előkeveréses égő stabilitási és spektrometriai vizsgálata
Hidegh Gyöngyvér BSc IV. évf.
e-mail: gyongyver.hidegh@gmail.com
Konzulens: Józsa Viktor, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
e-mail: jozsa.viktor.m@gmail.com
Manapság a gázturbinák meghatározó szereppel bírnak a repülés terén, és kiemelkedő jelentőséggel az erőművi felhasználásban. Az égőterek továbbfejlesztése a tökéletesebb és így minél jobb hatásfokú égés felé, illetve az egyre szigorodó károsanyag kibocsátási határértékek betarthatósága felé irányul. A fejlesztéseket korlátozzák az égéstérben fellépő instabilitások, azaz elsőként a lángstabilitás problémája vár megoldásra. A lángstabilitást főleg a kialakult áramkép, folyadék tüzelőanyag esetén annak illékonysága, a légfelesleg tényező és a porlasztási jellemzők befolyásolják többek között. Az üzemanyag - levegő keverék paraméterein kívül természetesen fontos tényező az adott fúvóka kialakítása is.
Kutatásom során a tanszéki C-30-as gázturbina égőjét használom, 15 kW-os tüzelési teljesítmény mellett, gázolaj alapú láng vizsgálatára. A mérések folyamán a tüzelőanyag tömegárama állandó, az égéslevegő mennyisége viszont változik, azaz a légfelesleg-tényező is változik. A méréseket különböző porlasztónyomásokon, eltérő nyílásszögű diffúzorok használata mellett folytatom, melyek jó alapot adnak a különféle fúvóka konstrukciók összehasonlítására. Mivel a diffúzoros kialakítás használata során változik az áramkép, ezért a stabilitási tartomány is módosul. A kísérletek során ezért különböző nyílásszögű (30°, 45°, 60°, 75°és 90°, azaz egyszerű csőtoldat), de azonos alkotójú elemeket vizsgáltam. A láng szétnyílása, majd leszakadása, azaz a stabilitás jellemzői vizuális úton, illetve a kemilumineszcens összetevők fotospektroszkóp segítségével határozhatók meg. Az OH*, CH* és C2* gyökök intenzitásainak arányából következtethetünk a lángban jelenlévő légfelesleg-tényezőre, és ennek ismeretében módosíthatunk az üzemi paramétereken pl. aktuátorok segítségével.
Az égés nyomásának növekedésével jellemzően a lángstabilitás is nő, így a légköri nyomáson történő mérések a gázturbinában lejátszódó jelenségeket a lángstabilitás tekintetében a biztonság felé eltérve támasztják alá. Korábbi mérési eredményekből ismert, hogy a lángstabilizálás közel sem triviális probléma, a diffúzor használata csupán egy lehetséges megoldás.
