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Investigaciones numéricas sobre los efectos del flujo de aire de enfriamiento del domo en las características de combustión y el comportamiento de emisiones en un combustor de turbina de gas tipo can

Autores: Ji, Chenzhen; Shi, Wentao; Ke, Enlei; Cheng, Jiaying; Zhu, Tong; Zong, Chao; Li, Xinyan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Investigaciones numéricas sobre los efectos del flujo de aire de enfriamiento del domo en las características de combustión y el comportamiento de emisiones en un combustor de turbina de gas tipo can


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Requisitos
Eficiencia
Contaminación por NOx
Tecnología de enfriamiento por efusión
Características de combustión
Comportamiento de emisiones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para cumplir con los requisitos de lograr una mayor eficiencia y una menor contaminación por NOx, la temperatura de la llama en los combustores de turbinas de gas aumenta continuamente; por lo tanto, se ha utilizado la tecnología de enfriamiento por efusión para garantizar que el revestimiento del combustor se mantenga dentro de la temperatura permitida, lo que posiblemente influye en las características de combustión y el comportamiento de emisión. Con el fin de investigar los efectos del flujo de aire de enfriamiento del domo en las características de combustión y las emisiones de NOx, se llevan a cabo simulaciones de combustión tridimensionales para un combustor de turbina de gas tipo canasta estabilizado por remolino en este trabajo utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (CFD). Al ajustar la relación entre el flujo de aire de enfriamiento del domo y el flujo de aire de dilución, se analizan las características del campo de flujo, la distribución de temperatura y las emisiones de NOx en cada condición de trabajo. A diferentes relaciones del flujo de aire de enfriamiento del domo respecto al flujo total de aire, el campo de velocidad de flujo en la región cercana al centro de la cámara de combustión no cambia mucho, mientras que el campo de velocidad cerca de la pared de la cámara muestra una diferencia más significativa. La temperatura en la zona de recirculación externa dentro de la cámara de combustión se reduce efectivamente a medida que aumenta el flujo de aire de enfriamiento del domo. Al analizar las características de distribución de la concentración de OH*, se demuestra que el flujo de aire de enfriamiento del domo no tiene un efecto directo en la reacción de combustión. También se encuentra que a medida que la relación del flujo de aire de enfriamiento del domo respecto al flujo total de aire aumenta de 0 a 0.15, el valor de las emisiones de NOx disminuye de 28.4 a 26.3 ppmv, aproximadamente una disminución del 7.4%. La distribución de la tasa de generación de NOx en la cámara de combustión no varía significativamente con el aumento del flujo de aire de enfriamiento del domo. Además, al calcular el tiempo de residencia en diferentes etapas, cuando la relación del flujo de aire de enfriamiento del domo respecto al flujo total de aire varía de 0 a 0.15, el tiempo de residencia en la etapa piloto disminuye claramente, de 42 ms a 18 ms. Esto significa que la reducción en el tiempo de residencia es el principal factor en la disminución de las emisiones de NOx cuando aumenta el flujo de aire de enfriamiento del domo.

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