RU1795227C

RU1795227C - Method of fuel combustion

Info

Publication number: RU1795227C
Application number: SU884620148A
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Лавриков
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1993-02-15

Abstract

Использование: в камерах сгорани авиационных газотурбинных двигателей. Сущность изобретени : топливо смешивают с воздухом и в зоне смешени воздействуют на топливовоздушную смесь резонансным излучением импульсного лазера в инфракрасной области с частотой, соответствующей полосе поглощени молекул углеводородного топлива. 1 ил.Usage: in the combustion chambers of aircraft gas turbine engines. SUMMARY OF THE INVENTION: fuel is mixed with air and, in the mixing zone, the air-fuel mixture is exposed to the resonant radiation of a pulsed laser in the infrared region with a frequency corresponding to the absorption band of hydrocarbon fuel molecules. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к авиационному машиностроению. Но может быть ис пользовано в автомобильной и химической промышленности.The invention relates to aircraft engineering. But it can be used in the automotive and chemical industries.

Развитие авиационных газотурбинных двигателей идет в направлении увеличени степени подогрева в камере сгорани и степени сжати в компрессоре. Кроме того, дл уменьшени массы двигател требуетс уменьшение размеров камеры сгорани . Потребность в коротких камерах сгорани с высокой степенью подогрева влечет за собой необходимость достижени больших скоростей выделени тепла, т. е. большой тепло- напр женности процесса сжигани топлива.The development of aircraft gas turbine engines is in the direction of increasing the degree of heating in the combustion chamber and the degree of compression in the compressor. In addition, to reduce engine weight, a reduction in the size of the combustion chamber is required. The need for short combustion chambers with a high degree of heating entails the need to achieve high rates of heat generation, i.e., a large heat intensity of the fuel combustion process.

Известны. способы организации горени высокой интенсивности. Эти способы нацелены в основном на следующие факторы -улучшение качества подготовки горючей смеси и повышение турбулентной скорости горени . Реализаци указанных способов, кроме положительного, приносит и отрицательные эффекты - такие как - уменьшение диапазона устойчивой работы по составу смеси, усиление зависимости полноты сгорани от давлени .,Known. methods of organizing high intensity burning. These methods are mainly aimed at the following factors - improving the quality of preparation of the combustible mixture and increasing the turbulent burning rate. The implementation of these methods, in addition to the positive, brings negative effects, such as a decrease in the range of stable work on the composition of the mixture, an increase in the dependence of the completeness of combustion on pressure.,

В известном устройстве реализован способ, определенный в качестве аналога. В этом устройстве при помощи СОа-лазера работающего в диапазоне 10,6 мкм получают плазму в зоне обратных токов уголкового стабилизатора..The known device implements a method defined as an analogue. In this device, using a COa laser operating in the range of 10.6 μm, plasma is obtained in the reverse current zone of the angle stabilizer ..

Каталитическое воздействие плазмы и высока температура (10000-20000° К) привод т к воспламенению и более интенсив- ному сгоранию топливно-воздушной смеси в зоне обратных токов. Мощность излучени лазера при этом в точке фокусировки составл ет 6 х 108 W/см2.The catalytic effect of plasma and high temperature (10000-20000 ° K) lead to ignition and more intense combustion of the fuel-air mixture in the reverse current zone. The laser radiation power in this case at the focal point is 6 x 108 W / cm2.

Целью насто щего изобретени вл етс повышение полноты сгорани топлива. Поставленна цель достигаетс путем воз- . действи резонансным излучением импульсного лазера в инфракрасной области, соответствующей полосе поглощени молекул углеводородного топлива, на зону смешени .An object of the present invention is to increase the combustion efficiency of a fuel. The goal is achieved by -. the resonance radiation of a pulsed laser in the infrared region corresponding to the absorption band of hydrocarbon fuel molecules on the mixing zone.

При настройке монохроматического излучени лазера на полосу поглощени молекулы углеводородного топлива, она начинает накапливать колебательную энергию .When the laser monochromatic radiation is tuned to the absorption band of a hydrocarbon fuel molecule, it begins to accumulate vibrational energy.

соwith

сwith

XJ О СЛ fO Ю XIXJ ABOUT fO YO XI

Возбужденна резонансной частотой молекула приобретает способность поглощать энергию нерезонансного излучени пламени, при этом снижаетс энергетический порог изначального возбуждени .Excited by the resonant frequency, the molecule acquires the ability to absorb the energy of non-resonant radiation of the flame, while lowering the energy threshold of the initial excitation.

Накопление энергии продолжаетс до тех пор. пока энергетические запасы не превыс т энергии межатомных св зей, тогда молекула топлива распадаетс на фрагменты.Energy storage continues until then. until the energy reserves exceed the energy of the interatomic bonds, then the fuel molecule breaks up into fragments.

Повышение активности молекул топлива и их фрагментаци способствует увеличению нормальной скорости распространени пламени и снижению времени задержки воспламенени .An increase in the activity of fuel molecules and their fragmentation contributes to an increase in the normal flame propagation rate and to a reduction in the ignition delay time.

Увеличение нормальной скорости распространени пламени способствует возрастанию турбулентных пульсаций генерируемых пламенем на передней границе факела.An increase in the normal flame propagation velocity contributes to an increase in turbulent pulsations generated by the flame at the front of the flame.

Таким образом, увеличение турбулентных пульсаций с одновременной фрагментацией молекул топлива способствует улучшению перемешивани на молекул рном уровне. Это в свою очередь позволит иметь меньшие потери давлени в подающем устройстве без ухудшени качества смесеобразовани .Thus, an increase in turbulent pulsations with the simultaneous fragmentation of fuel molecules helps to improve mixing at the molecular level. This in turn will allow for a lower pressure loss in the feed device without compromising the quality of the mixture formation.

В предлагаемом техническом решении положительный эффект, в отличии от прототипа , достигаетс за счет воздействи резо- нансного излучени лазера на зонуIn the proposed technical solution, a positive effect, in contrast to the prototype, is achieved due to the impact of resonant laser radiation on the zone

смешени с частотой, соответствующей полосе поглощени молекул углеводородного топливаПосторонний источник (лазер) привод щий к небольшому изменению скоростиmixing at a frequency corresponding to the absorption band of hydrocarbon fuel molecules A third-party source (laser) resulting in a small change in speed

горени , быстро дает ударную волну усиливаемую зоной горени . Измен частоту следовани импульсов можно измен ть скорость горени и Соответственно вли ть на возникновение колебаний давлени при горении (например, подавл ть вибрационное горение).burning, quickly gives a shock wave amplified by the burning zone. By varying the pulse repetition rate, the burning rate can be changed and, accordingly, the occurrence of pressure fluctuations during combustion can be influenced (e.g., suppress vibrational combustion).

Принцип воздействи на предпламен- ную зону может быть вз т в основу технологической переработки углеводородов.The principle of exposure to the preflame zone can be taken as the basis for the technological processing of hydrocarbons.

Изобретение (см. чертеж) иллюстрируетс следующим примером: после запуска камеры сгорани часть продуктов сгорани отбираетс дл работы лазера 2. Развернутый в плоскость посредством устройства развертки 3 лазерный луч через окна 4 воздействует на зону смешени факела пламени..The invention (see drawing) is illustrated by the following example: after starting the combustion chamber, part of the combustion products is selected for the operation of laser 2. The laser beam, which is deployed into a plane by means of a scanning device 3, through the windows 4 acts on the mixing zone of the flame plume ..

Фор мул а. изо б pete н и Fore Mule A. Iso b pete n and

Способ сжигани топлива путем его смешени с воздухом и воздействи на топ- ливовоздушную смесь резонансным излучением импульсного лазера в инфракраснойA method of burning fuel by mixing it with air and exposing the fuel-air mixture to resonant radiation from a pulsed laser in infrared

области, от л и ч а ю щ и и с тем, тем, что, с целью повышени полноты сгорани топлива, воздействие излучением осуществл ют в зоне смешени с частотой, соответствующей полосе поглощени молекул углеводородного топлива.areas, in that the fact that, in order to increase the completeness of fuel combustion, radiation is carried out in the mixing zone with a frequency corresponding to the absorption band of hydrocarbon fuel molecules.

РедакторEditor

Составитель В.ЛавриковCompiled by V. Lavrikov

Техред М.МоргенталКорректор О.КравцоваTehred M. Morgenthal Corrector O. Kravtsova