Специалисты Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева–КАИ (КНИТУ-КАИ) разработали и запатентовали принципиально новую конструкцию топливовоздушной форсунки для газотурбинных двигателей. Изобретение позволяет обеспечить стабильное и полное сгорание газообразного топлива, уменьшить расход газа, а также повысить ресурс, экологическую безопасность при эксплуатации газотурбинного двигателя.
Ключевым элементом камеры сгорания - узла газотурбинного двигателя в котором происходят процессы горения - является форсунка. Через данный элемент подается и распределяется топливо, обеспечивая оптимальное смешивание топлива и воздуха. Если форсунка работает не эффективно, она может формировать неустойчивое горение или перегреваться, а топливо сгорать не полностью, не обеспечивая надежный запуск двигателя, что снижает КПД и повышает выбросы вредных загрязняющих веществ.
Существующие варианты форсунок обладают рядом недостатков, в том числе нестабильным горением, перегревом смесительной втулки, низким качеством газовоздушной смеси и др.
В новой форсунке разработчики изменили форму и расположение ключевых элементов. Смесительная втулка выполнена в виде расширяющегося патрубка с отверстиями и специальным переходным конусом. Такая форма помогает равномерно распределять поток и снимает перегрев детали. Распылитель имеет кольцевую проточку со сквозными отверстиями и отдельное осевое отверстие. Это позволяет подавать топливо сразу в нескольких направлениях и добиваться лучшего смешивания с воздухом. Корпус форсунки сделан цилиндрическим со специальной ступенькой и отверстиями — они помогают формировать оптимальный поток топливно-воздушной смеси. Корончатая гайка сделана пустотелой, с плавным переходом от сферического входа к цилиндрической части. Благодаря этому поток воздуха входит без «отрывов», которые могли бы нарушить стабильность горения.
Значимость разработки заключается в более стабильном и полном сгорании топлива, что означает меньший расход газа и снижение вредных выбросов. Кроме того, надежность запуска и устойчивость горения повышают общую экологическую безопасность и ресурс двигателя, что критично для объектов энергетики и газотранспортной инфраструктуры. Это важный шаг к более экономичным и экологичным энергетическим установкам, - отметил доцент кафедры реактивных двигателей и энергетических установок КНИТУ-КАИ Андрей Бакланов.
Решение ученых КНИТУ-КАИ признано новым и обладающим изобретательским уровнем, изобретению Федеральной службой по интеллектуальной собственности выдан патент RU 2 871 752 C1.
Изображение: КНИТУ-КАИ
Источник: Минобрнауки России
