Temperature measurements in the detonation chamber supplied by air from centrifugal compressor and gaseous hydrogen

• Autorzy: Kindracki J.

Warianty tytułu

PL

Pomiary temperatury w komorze detonacyjnej zasilanej powietrzem ze sprężarki odśrodkowej i gazowym wodorem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the experimental results of a detonation chamber fed by air from a centrifugal compressor are presented. The detonation chamber was equipped with many different sensors, mostly thermocouples, which were placed in 11 different positions. The distribution of temperature changes along the chamber and radial temperature profile at the outlet are provided. The results here confirm the existence of high mixture stratification. Such mixture stratifications and temperature profiles may be used as an additional chamber wall cooling method. The experiments performed, address key issues regarding the chamber choking problem caused by turbines. The relationship between the turbine performance and detonation chamber are crucial for proper control of turbine jet engine.

PL

Artykuł przedstawia wyniki eksperymentalne badania komory detonacyjnej zasilanej powietrzem ze sprężarki odśrodkowej. Komora badawcza wyposażona była w liczne czujniki pomiarowe, głównie temperatury, która mierzona była aż w 11 punktach. Dzięki temu możliwe było uzyskanie informacji o zmianach temperatury zachodzących wzdłuż komory a także informację o profilu promieniowym na jej wylocie. Pomiary temperatury potwierdziły istnienie silnego rozwarstwienia mieszaniny w komorze oraz konsekwencji z tego wynikających a także możliwości zastosowania tego faktu, jako uzupełniającą metodę chłodzenia ścianek. Wykonano także badania wpływu dławienia komory poprzez imitator turbiny, co pozwoliło na wyciągnięcie szeregu cennych wniosków przed podłączeniem komory do rzeczywistej turbiny spalinowej. Przeprowadzone badania, a zwłaszcza wyznaczenie temperatury w funkcji współczynnika ekwiwalencji może być bardzo użyteczne przy projektowaniu układu sterowania komorą w sytuacji zainstalowania jej w turbinie spalinowej.

Słowa kluczowe

EN

rotating detonation; RDE engine; temperature measurements

PL

wirująca detonacja; silnik detonacyjny RDE; pomiar temperatury

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 3 (248)
• Strony: 7--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kindracki J.

• Institute of Heat Engineering, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 21/25, 00-665 Warsaw

Bibliografia

• [1] Chapman D. L., 1899, "VI. On the rate of explosion in gases". Philosophical Magazine Series 5, Volume 47, Issue 284, pp. 90-104.
• [2] Jouguet E., 1905, "Sur la propagation des réactions chimiques dans les gaz" [On the propagation of chemical reactions in gases], Journal de Mathématiques Pures et Appliquées, series 6 (in French) 1: pp. 347-425.
• [3] Nicholls J. A., Wilkinson, H. R., and Morrison, R. B., 1957, "Intermittent Detonation as a Thrust Producing Mechanism.", Jet Propulsion, Vol. 27, pp. 534-541.
• [4] Kindracki J., 2008, „Badania eksperymentalne i symulacje numeryczne procesu wirującej detonacji gazowej" [Experimental research and numerical calculation of the rotating detonation], Ph. D. Thesis, Warsaw University of Technology (in polish)
• [5] Kailasanath K., 2000, "Review of Propulsion Applications of Detonation Waves", AIAA Journal, Vol. 38, No. 9, pp. 1698-1708, http://dx.doi.org/'10.2514/2.1156.
• [6] Rasheed A., Furman A., & Dean A. J., 2005, "Experimental investigations of an axial turbine driven by a multi-tube pulsed detonation combustor system", 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Tucson, AIAA 2005-4209.
• [7] Rasheed A., Furman A. H., and Dean A. J., 2011, "Experimental Investigations of the Performance of a Multitube Pulse Detonation Turbine System", Journal of Propulsion and Power, Vol. 27, No. 3, pp. 586-596, DOI: 10.2514/1.B34013.
• [8] Xiaofeng L., Longxi Z., Hua Q., Jingbin C., 2013, "Experimental Investigations on the Power Extraction of a Turbine Driven by a Pulse Detonation Combustor", Chinese Journal of Aeronautics Volume 26, Issue 6, pp. 1353-1359, http:/7dx.doi.org/10.1016/j.cja.2013.07.015.
• [9] Router K. P., King P. I., Schauer F. R., Sondergaard R., Hoke J. L., 2010, "Parametric Study of Unsteady Turbine Performance Driven by a Pulse Detonation Combustor", 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Nashville, AIAA 2010-6536.
• [10] Panicker P. K., Li J., and Lu F. K., and Wilson D. R., 2007, "Application of Pulsed Detonation Engine for Electric Power Generation", 45111 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, AIAA 2007-1246.
• [11] Polski Komitet Normalizacyjny, 1997, „Charakterystyka termoelektryczna termoelementów", Polska Norma PN-EN 60584-1 (in polish).
• [12] Kindracki J., 2014, problem pomiaru temperatury w detonacyjnych komorach spalania", rozdział w monografii: „Termodynamika i wymiana ciepła w badaniach procesów cieplno-przepływowych", pp. 211-223 (in polish).
• [13] "Alternative Control Techniques Document - NOx Emissions from Stationary Gas Turbines", 1993, U. S. Environmental Protection Agency Office of Air and Radiation Office of Air Quality Plannine and Standards Research Trianele Park, EPA-453/R-93-007.
• [14] Greenwood S. A., 2000, "Low Emission Combustion Technology For Stationary Gas Turbine Engines", Proceedings of the 29m Turbornachinery Symposium Texas A&M University, pp. 125-133.
• [15] Correa S. M., 1991, "Leanpremixed combustion for gas-turbines: review and acquired research", In: Ruiz R., editor. Energy-sources technology conference and exhibition, PD-Vol. 33, Fossil Fuel Combustion, Houston, p. 1-9.
• [16] Bahlmann F. C., Visser B. M., 1994, ''Development of a lean-premixed two-stage annular combustor for gas turbine engines", In: ASME 1994 International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, pp. V003T06A034.
• [17] Kenneth K. K., 2005, "Principles of combustion", Second edition, John Wiley & Sons, New Jersey, Chap. 4.

Uwagi

EN

This work was supported by the National Science Center, Republic of Poland: project no. 838/B/T02/2009/37 and project no. UMO-2012/05/D/ST8/02308.

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).