مطالعه تجربی ناپایداری احتراق در محفظه های پیش مخلوط موتورهای توربین گاز

Abstract

احتراق پیش مخلوط با نسبت سوخت به هوای کم برای موتورهای توربین گاز در سال های اخیر به عنوان روشی برای رسیدن به استانداردهای زیست محیطی در خصوص انتشار NOx به طورگسترده پذیرفته شده است. با وجـود این، سیستم های احتراقی پیش مخلوط با نسبت تعادل کمتر از یک، برای تحریک ناپایداری احتراق بسیار مستعد هستند. در این تحقیق، برای مطالعه تجربی ناپایداری احتراق در مخلوط های رقیق، یک محفظه احتراق پیش مخلوط به همراه میز آزمایش و سیستم های تغذیه پیشران طراحی و ساخته شده است. در این پژوهش، از پروپان-گازی به عنوان سوخت بهره گرفته شده و آزمایش ها در فشار تقریباً اتمسفریک و در نسبت تعادل بین 7/0 الی 5/1 و دبی جرمی 2 تا 4 گرم بر ثانیه انجام شده است. ملاحظه گردیده که در محدوده های نسبت تعادل کمتر از یک، محفظه احتراق موتور توربین گاز ساخته شده ناپایدار می شود. برای تشخیص ناپایداری محفظه احتراق در شرایط مختلف، از نمودارهای توابع چگالی، اسپکترال و منحنی توزیع فضایی نوسانات فشاری همراه با معیار رایلی استفاده شده است. تأثیر نسبت تعادل در پایدار کردن یک سیستم احتراقی ناپایدار و همچنین ناپایدار شدن یک سیستم پایدار نیز مورد بررسی تجربی قرار گرفته است، همچنین، زمان تأخیر جابه جایی برای هرکدام از آزمایش های صورت گرفته محاسبه شده و نتایج به دست آمده از این تحقیق با معیار رایلی سنجیده شده است. نتایج سنجش نشان می دهد که مقادیر به دست آمده با معیار رایلی مطابقت خیلی خوبی دارد. در نهایت، محدوده پایداری بر اساس دبی جرمی ورودی به محفظه با نسبت تعادل برای این محفظه احتراق تعیین گردیده است.