Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

New technologies in combustion chambers of aircraft turbine engines

Kozakiewicz Adam, Ludwiczak Aleksandra

Journal of KONBiN

|

2024

|

Vol. 54, iss. 2

1--16

EN

The paper presents the projected emissions of combustion components over the next few years. The basic tasks that a modern combustion chamber must fulfill were defined. The process of hydrocarbon combustion in the theoretical and actual cases was analyzed. The assessment evaluates the effect of engine operating parameters such as rotational speed, thrust, temperature downstream the compressor and combustion on the formation of toxic combustion components. The paper also presents alternative fuels, i.a. sustainable aviation fuels - SAF. Alternative methods of powering aircraft engines, such as hydrogen or nuclear propulsion, were presented. An analysis on the latest combustion chamber design systems that allow to reduce the amount of exhaust gasses emitted into the atmosphere was conducted.

PL

W artykule przedstawiono przewidywane emisje składników spalania na przestrzeni najbliższych lat. Określono podstawowe zadania, jakie musi spełniać współczesna komora spalania. Przeanalizowano proces spalania węglowodorów w przypadku teoretycznym oraz rzeczywistym. Dokonano oceny wpływu parametrów eksploatacyjnych silnika, takich jak prędkość obrotowa, ciąg, temperatura za sprężarką i temperatura spalania, na powstawanie toksycznych składników spalania. Przedstawiono paliwa niekonwencjonalne, m.in. zrównoważone paliwa lotnicze – SAF. Zaprezentowano alternatywne metody zasilania silników lotniczych, jakimi są wodór czy napęd jądrowy. Dokonano analizy najnowszych układów konstrukcyjnych komór spalania, dzięki którym możliwe jest zmniejszenie ilości spalin emitowanych do atmosfery.

2

Investigation of the efficiency of a dual-fuel gas turbine combustion chamber with a plasma‒chemical element

Serbin Serhiy, Diasamidze Badri, Dzida Marek, Chen Daifen

Polish Maritime Research

|

2023

|

nr 2

68--75

EN

The study is devoted to the possibility of increasing the efficiency of the working process in dual-fuel combustion chambers of gas turbine engines for FPSO vessels. For the first time, it is proposed to use the advantages of plasma‒chemical intensification of the combustion of hydrocarbon fuels in the dual-fuel combustion chambers, which can simultaneously operate on gaseous and liquid fuels. A design scheme of a combustion chamber with a plasma‒chemical element is proposed. A continuous type mathematical model of a combustion chamber with a plasma‒chemical element has been developed, which is based on the solution of a system of differential equations describing the processes of chemical reactions in a turbulent system, taking into consideration the initiating effect of the products of plasma‒chemical reactions on the processes of flame propagation. A modified six-stage kinetic scheme of hydrocarbon oxidation was used to simultaneously predict the combustion characteristics of the gaseous and liquid fuels, taking into account the decrease in the activation energy of carbon monoxide oxidation reactions when the products of the plasma‒chemical element are added. The results reveal that the addition of plasma‒chemical products significantly reduces CO emissions in the outlet section of the flame tube (from 25‒28 ppm to 3.9‒4.6 ppm), while the emission of nitrogen oxides remains practically unchanged for the studied combustion chamber. Further research directions are proposed to enhance the working process efficiency of a dual-fuel combustion chamber for gas turbine engines as part of the power plant of FSPO vessels.

3

Pressure analysis and controlin an industrial gas heating furnace as a way to reduce CO2 emission

Wnęk Mariusz

Mining Machines

|

2023

|

vol. 41, iss. 3

212--219

EN

Emission of carbon dioxide, which may affect the greenhouse effect leading to global warming is acritical aspect of the industrial use of thermal devices. The article presents the results of testing thecombustion processes in theoperating conditions in an industrial heating device fired by gas burners. technical, energy and operational parameters of theselected chamber for thermal processof the selected fuel inputwere characterized and analysed. A solution related to pressure controlin thecombustion chamber, which should be used to reduce the level of CO2emissions, which will enable a positive environmental impact is presented. Pro-ecologicalcharacterof the presented solution isa very important practical effect. Especially nowadays, when there is a strong need to reduce the negative impact of production processes on environment, and all solutions leading to a reduction in CO2emission should also be perceived as very important for business.

4

Wyniki badań laboratoryjnych i przemysłowych dyfuzyjnego palnika gazowego

Wnęk Mariusz, Łudzień Robert, Gil Stanisław, Rozpondek Maciej

Instal

|

2023

|

nr 9

26--31

PL

W Polsce paliwa kopalne wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Kluczowym aspektem przemysłowego wykorzystania urządzeń cieplnych jest emisja dwutlenku węgla do atmosfery, co może wpływać na efekt cieplarniany prowadzący do globalnego ocieplenia. Spalanie paliw gazowych również szkodzi środowisku, szczególnie w aspekcie emisji NOx. Głównym celem pracy była analiza wyników testów badanego palnika dyfuzyjnego. Przeanalizowano również warunki, w których możliwe jest obniżenie poziomu stężeń NOx. W artykule przedstawiono wyniki badań procesów spalania w gazowym palniku dyfuzyjnym stosowanym w przemysłowych urządzeniach cieplnych oraz w warunkach laboratoryjnych. Scharakteryzowano i przeanalizowano parametry techniczne, energetyczne i eksploatacyjne komór spalania w urządzeniach cieplnych. Określono wpływ stopnia zawirowania substratów spalania na stężenia NOx w spalinach. Poszukiwano rozwiązania, które powinno być zastosowane w celu obniżenia poziomu stężeń NOx, ponieważ może to prowadzić do innowacyjnego rozwiązania o pozytywnym wpływie na środowisko. W części dyskusyjnej wskazano, które rozwiązania analizowane w artykule są innowacyjne i podzielono je na innowacje procesowe i produktowe. W testowanym palniku dyfuzyjnym kąt zawirowania powietrza wynoszący 60° zapewnia najlepsze efekty ekologiczne w zakresie minimalizacji emisji NOx. W typowych palnikach dyfuzyjnych preferowane są wysokie prędkości wypływu substratów (zwykle do 60 m/s). Większe prędkości wypływu (np. w palnikach szybkopłomieniowych) mogą prowadzić do nadmiernej emisji wibroakustycznej, która jest szkodliwa dla pracy i trwałości urządzenia. Efekty proekologiczne prezentowanej technologii są bardzo ważnym efektem praktycznym. Szczególnie w dzisiejszych czasach, gdy istnieje bardzo silna potrzeba zmniejszania negatywnego wpływu procesów produkcyjnych na środowisko, innowacje prowadzące do obniżenia stężeń NOx mogą być postrzegane jako bardzo ważne dla biznesu.

EN

In Poland, fossil fuels are used to produce electricity and heat. A key aspect of the industrial use of thermal equipment is the emission of carbon dioxide into the atmosphere, which can affect the greenhouse effect leading to global warming. The combustion of gaseous fuels also harms the environment, particularly in terms of NOx emissions. The main aim of the study was to analyze the test results of the innovative burner. The conditions under which NOx concentrations can be reduced were also analyzed. The article presents the results of research on combustion processes in laboratory and operating conditions (hearth systems) in industrial thermal devices. Combustion planes of several categories of diffusion gas burners were studied under laboratory conditions. The technical, energetic and operational parameters of combustion chambers in thermal devices were characterized and analyzed. The influence of the degree of turbulence of the combustion substrates on NOx concentrations in the flue gas was determined. They were looking for a solution that should be used to reduce NOx concentrations, as this could lead to an innovative solution with a positive environmental impact. The discussion part indicates which solutions analyzed in the article are innovative and divides them into process and product innovations. In the diffusion burner tested, an air swirl angle of 60° provides the best environmental results in terms of minimizing NOx emissions. In typical diffusion burners, high substrates discharge velocities (usually up to 60 m/s) are preferred. Higher outflow velocities (e.g., in fast-flame burners) can lead to excessive vibro-acoustic emissions, which are detrimental to the operation and durability of the device. The environmental effects of the presented technology are a very important practical effect. Especially nowadays, when there is a very strong need to reduce the negative impact of production processes on the environment. Innovations leading to lower NOx concentrations can be seen as very important for the business.

5

Optimization of the combustion chamber strength of aluminum pistons in diesel engines using the DuralBowl technology

Żurawski Paweł

Combustion Engines

|

2023

|

R. 62, nr 1

91--96

EN

The article focuses on the problem of loading the combustion chamber of diesel engine pistons together with the method of its optimization using the DuralBowl technology. Along with the growing requirements of exhaust emission standards, the increasing competition in the efficiency of internal combustion engines, the load on the combustion pistons increases due to the increase in pressure and temperature of fuel combustion and the tendency to slim the structure. Numerical analyzes and analyzes of damaged pistons in diesel engines have shown that one of the places most exposed to piston damage are the combustion chambers. There is a concentration of thermomechanical stress at the edge of the combustion chamber, which may lead to the destruction of the piston and the necessity to carry out overhaul of the drive unit. One of the technologies that optimizes the strength of this zone is the DuralBowl local remelting process. This process allows for several timesimprovement in the fatigue strength of pistons in internal combustion engines. The article analyzes the thermomechanical load on the combustion chamber along with the impact of this load on the durability of pistons in diesel engines. An analysis of the DuralBowl process was also performed, aimed at eliminating the negative effects of loading the combustion chamber, extending the piston life. The analysis focused on the microstructure of the material before and after the DuralBowl process.

6

Gas temperature distribution in the evaporator of GTM400 turbojet engine

Brodzik Łukasz

Archives of Thermodynamics

|

2023

|

Vol. 44, no 4

185--196

EN

The paper presents the results of measurements carried out in the GTM400 turbojet engine with a changed combustion chamber geometry. The available publications lack more detailed information on the temperature distribution in evaporators, which are part of the combustion chamber of small turbojet engines. As the results of the analysis showed, this is not simple, because the research takes place in very small spaces. The reason for the work carried out is to check whether the temperatures in the evaporators are high enough. This allows to determine whether the fuel is evaporating properly. Therefore, an analysis was carried out to determine the temperature distribution in the area of the inlet to the evaporator. Thanks to the modification of the combustion chamber, it was possible to measure temperatures, which in the engine literature are simulated using numerical analysis. The analysis described in the paper is one of the stages of preparing the engine for operation with hydrogen. It is modified as part of a project to build a hybrid engine burning traditional JET-A1 fuel and alternative fuel, i.e. hydrogen.

7

Aspekt energetyczny działania komór spalania okrętowych turbinowych silników spalinowych

Girtler Jerzy

Journal of Polish CIMEEAC

|

2022

|

Vol. 17, no 1

44--57

PL

Przedstawiono zmodyfikowaną propozycję wartościowania (ilościowego określenia) działania komór spalania turbinowych silników spalinowych z uwzględnieniem zachodzących w nich oddziaływań energetycznych. Propozycja ta uzupełnia i uściśla rozważania zawarte w publikacji [4]. Przedstawione rozważania bazują na fakcie, że w komorach spalania tego rodzaju silników spalinowych zachodzi przekształcanie energii chemicznej zawartej w dostarczonym do niej paliwie (ściślej – energii chemicznej zawartej w mieszaninie paliwowo-powietrznej powstałej w tej komorze) na energię wewnętrzną spalin i związaną z nią ich energię ciśnienia powstających podczas spalania paliwa. Ta forma przemiany energii została nazwana ciepłem (Q). Ciepło Q odniesione do jednostki czasu t spalania paliwa zostało nazwane strumieniem ciepła (Q). Przyjęto także, że w przestrzeniach między łopatkowych wirnika turbiny zachodzi proces zamiany części energii wewnętrznej spalin, ale tylko tej, którą jest energia kinetyczna ich cząstek będących w ruchu cieplnymi (czyli energia termiczna) i wynikającą z niej energię ciśnienia na energię kinetyczną ruchu obrotowego tegoż wirnika. Zwrócono uwagę, że proces ten może być nieprawidłowy, w przypadku niewłaściwego działania komory spalania. Działanie komory spalania turbinowego silnika spalinowego zostało w tym artykule zinterpretowane, jako przetwarzanie energii chemicznej spalanego paliwa na energię wewnętrzną powstających spalin w ustalonym czasie. Wartościowanie tak rozumianego działania komór spalania tego rodzaju silników spalinowych, zaproponowane w tym artykule, polega na określeniu ilościowym tego działania za pomocą wielkości fizycznej, którą cechuje wartość liczbowa z jednostka miary nazwana dżulosekundą [dżul x sekunda]. Do oceny procesu pogarszania się działania komór spalania dowolnego turbinowego silnika spalinowego zaproponowano podejście statystyczne, w którym zastosowano estymację przedziałową wartości oczekiwanej E(Qt) ciepła w chwili t oraz modele deterministyczny i probabilistyczny oceny działania komory spalania, przy czym do opracowania modelu probabilistycznego zastosowano jednorodny proces Poissona. Wspomniane ciepło jest interpretowane jako forma (sposób) przemiany w komorze spalania silnika energii chemicznej mieszaniny paliwowo-powietrznej na energię wewnętrzną i związanej z nią energię ciśnienia spalin uzyskaną podczas spalania w niej paliwa.

8

Numerical simulation of the exit temperature pattern of an engine using a temperature-dependent turbulent Schmidt number

Kravchenko Igor F., Kozel Dmytro V., Yevsieiev Serhii A.

Transactions on Aerospace Research

|

2021

|

Nr 3 (264)

34--46

EN

This paper presents a numerical simulation for predicting the combustor exit temperature pattern of an aircraft engine, developed using the commercial fluid simulation software Ansys Fluent, which assumes a shape probability density function for the instantaneous chemistry in the conserved scalar combustion model and the standard k-ε model for turbulence. We found the compliance of the radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature with the experimental data to be insufficient. To achieve much more accurate result, the mixing intensity was enhanced with respect to the initial calculation due to using the reduced value of the turbulent Schmidt number Sc. Numerical simulation was performed for values of the turbulent Schmidt number from Sc = 0.85 (default) up to Sc = 0.2, with results confirming the reduction of radial and circumferential non-uniformities of exit temperature. However, correlation between radial and circumferential non-uniformities is not admissible for these cases. Therefore, we propose to use a temperature-dependent formulation of the turbulent Schmidt number Sc, accounting for the increase in Sc number with increasing gas temperature. A user defined function (UDF) was used to implement the Sc number temperature dependence in Ansys Fluent. The numerical results for the proposed Schmidt number Sc temperature dependence were found to be in acceptable agreement with the experimental data both for radial and circumferential non-uniformities of the exit temperature pattern.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono symulację numeryczną do przewidywania rozkładu temperatury przy wylocie z komory spalania silnika lotniczego, opracowaną przy użyciu komercyjnego oprogramowania Ansys Fluent. Przyjęto funkcję gęstości prawdopodobieństwa kształtu dla natychmiastowych reakcji chemicznych w zachowanym skalarnym modelu spalania oraz standardowy model k-ε dla turbulencji. Stwierdzono niewystarczającą zgodność niejednorodności promieniowych i obwodowych temperatury wylotowej z danymi eksperymentalnymi. W celu uzyskania bardziej dokładnego wyniku, intensywność mieszania została wzmocniona w stosunku do początkowych obliczeń w związku z zastosowaniem zredukowanej wartości turbulentnej liczby Schmidta Sc. Symulacje numeryczne zostały przeprowadzone dla wartości turbulentnej liczby Schmidta od Sc = 0,85 (domyślnej) do Sc=0,2, z wynikami potwierdzającymi redukcję niejednorodności promieniowej i obwodowej temperatury wylotowej. Jednakże korelacja pomiędzy niejednorodnością promieniową i obwodową nie jest dopuszczalna dla tych przypadków. Zaproponowano więc, żeby liczb turbulencji Schmidta Sc była ujęta w sposób uzależniony od temperatury, z rosnącym liczby Sc wraz ze wzrostem temperatury gazu. Posłużono się funkcją zdefiniowaną przez użytkownika (UDF) w oprogramowaniu Ansys Fluent w celu implementacji zależności liczby Sc od temperatury. Wyniki numeryczne otrzymane dla zaproponowanej zależności liczby Schmidta od temperatury były w akceptowalnej zgodzie z danymi eksperymentalnymi zarówno dla niejednorodności promieniowej, jak i obwodowej temperatury wylotowej.

9

Investigations of the emission characteristics of a dual-fuel gas turbine combustion chamber operating simultaneously on liquid and gaseous fuels

Serbin Serhiy, Diasamidze Badri, Gorbov Viktor, Kowalski Jerzy

Polish Maritime Research

|

2021

|

nr 2

85--95

EN

This study is dedicated to investigations of the working process in a dual-fuel low-emission combustion chamber for a floating vessel’s gas turbine. As the object of the research, a low-emission gas turbine combustion chamber with partial premixing of fuel and air inside the outer and inner radial-axial swirls was chosen. The method of the research is based on the numerical solution of the system of differential equations which represent the physical process of mass and energy conservation and transformations and species transport for a multi-component chemically reactive turbulent system, considering nitrogen oxides formation and a discrete ordinates model of radiation. The chemistry kinetics is presented by the 6-step mechanism of combustion. Seven fuel supply operating modes, varying from 100% gaseous fuel to 100% liquid fuel, have been analysed. This analysis has revealed the possibility of the application of computational fluid dynamics for problems of dual-fuel combustion chambers for the design of a floating vessel’s gas turbine. Moreover, the study has shown the possibility of working in different transitional gaseous and liquid fuel supply modes, as they satisfy modern ecological requirements. The dependencies of the averaged temperature, NO, and CO concentrations along the length of the low-emission gas turbine combustion chamber for different cases of fuel supply are presented. Depending on the different operating modes, the calculated emission of nitrogen oxides NO and carbon monoxide CO at the outlet cross-section of a flame tube are different, but, they lie in the ranges of 31‒50 and 23‒24 mg/nm3 on the peak of 100% liquid fuel supply mode. At operating modes where a gaseous fuel supply prevails, nitrogen oxide NO and carbon monoxide CO emissions lie in the ranges of 1.2‒4.0 and 0.04‒18 mg/nm3 respectively.

10

Numerical investigation of the internal flue gas recirculation system applied to methane powered gas microturbine combustor

Fąfara Jean-Marc, Modliński Norbert

Combustion Engines

|

2021

|

R. 60, nr 4

21--29

EN

The gas microturbines gain significance in various industry sectors. One of their most crucial advantages is the capability of utilizing variety of fuels. At the same time, the emissions regulations become increasingly strict. This is why there is a need to look for a new technological solution to limit the emissions of selected substances, like carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx). The internal recirculation of the flue gases is well known to limit the temperature peak and for the homogenization of the temperature field gradient in different combustion chambers. This paper presents a numerical investigation of a novel internal flue gas recirculation system applied to gas microturbine combustors. The ability to perform an internal exhaust gases recirculation by adding a combustor internal pipe system was verified numerically. This paper exposed the numerical investigation methods and obtained results. The study presents the concept and results performed on three cases of internal exhaust gases recirculation systems applied to a reference combustor. The work permitted to demonstrate numerically that it is possible to perform an autonomous exhaust gases recirculation inside gas micro-turbine combustor at a maximum global rate of 0.51%, and that the recirculation system has an impact on the combustion processes without specially modifying the combustor work parameters.

11

Investigations of the working process in a dual-fuel low-emission combustion chamber for an FPSO gas turbine engine

Serbin Serhiy, Diasamidze Badri, Dzida Marek

Polish Maritime Research

|

2020

|

nr 3

89--99

EN

This investigation is devoted to an analysis of the working process in a dual-fuel low-emission combustion chamber for a floating vessel’s gas turbine. The low-emission gas turbine combustion chamber with partial pre-mixing of fuel and air inside the outer and inner radial-axial swirlers was chosen as the object of research. When modelling processes in a dualflow low-emission gas turbine combustion chamber, a generalized method is used, based on the numerical solution of the system of conservation and transport equations for a multi-component chemically reactive turbulent system, taking into consideration nitrogen oxides formation. The Eddy-Dissipation-Concept model, which incorporates Arrhenius chemical kinetics in a turbulent flame, and the Discrete Phase Model describing the interfacial interaction are used in the investigation. The obtained results confirmed the possibility of organizing efficient combustion of distillate liquid fuel in a low-emission gas turbine combustion chamber operating on the principle of partial preliminary formation of a fuel-air mixture. Comparison of four methods of liquid fuel supply to the channels of radial-axial swirlers (centrifugal, axial, combined, and radial) revealed the advantages of the radial supply method, which are manifested in a decrease in the overall temperature field non-uniformity at the outlet and a decrease in nitrogen oxides emissions. The calculated concentrations of nitrogen oxides and carbon monoxide at the flame tube outlet for the radial method of fuel supply are 32 and 9.1 ppm, respectively. The results can be useful for further modification and improvement of the characteristics of dual-fuel gas turbine combustion chambers operating with both gaseous and liquid fuels.

12

Temperature estimating method for exhaust gases in valveless pulsejet engine

Trzeciak Adrian, Gieras Marian

Combustion Engines

|

2020

|

R. 59, nr 3

3--9

EN

The article describes the problem of measuring the temperature in a pulse combustion chamber. The object of the study is a valveless pulsejet. The problem is analysed on the example of exhaust gases temperature measurement. The measurement in these conditions requires the use of a sensor resistant to large changes in gas velocity and temperature and at the same time with adequatly low inertia. This excludes the use of fast and precise yet thin, resistant wire sensors or ultrafast thin film thermocouples. Finally, a temperature measurement system based on sheated thermocouples was chosen. During each test the thermocouple has its own temperature which is different from the medium temperature. In order to properly determine the measured temperature of flowing media it is necessary to take the sensor time characteristics into account. In this article the iteration method is proposed to solve this problem.

13

Pneumatyczny sensor szczelności komory roboczej silnika spalinowego

Bielawski P., Boćkowski C.

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2018

|

nr 3

16--18

PL

Nieszczelność komory roboczej spowodowana jest przeciekami czynnika roboczego między tłokiem i tuleją, na zaworach i między głowicą i tuleją. Przyczyną wzrostu nieszczelności jest zużycie, a przyczyną uszkodzeń elementów może być nadmierny przeciek. Opisano obecnie oferowane urządzenia do oceny szczelności komory roboczej silników. Wskazano na możliwość rozwoju tych urządzeń. Opisano budowę przedprototypowego, pneumatycznego sensora komory roboczej. Przedstawiono wyniki badań szczelności komory roboczej małego silnika spalinowego.

EN

Tightness of the working chamber is caused by leakage of the working medium between the piston and bushing, on the valves and between the head and the sleeve. The reason for the increase in leakage is wear, and the cause of damage to the chamber components may be excessive leakage. A currently offered equipment for assessing the tightness of the combustion chamber has been described. The possibility of developing these equipment was indicated. The construction of a pre-prototypical, pneumatic leak sensor of the combustion chamber has been described. The results of leak testing of the working chamber of a small combustion engine are presented.

14

Muły węgla kamiennego - odpad czy cenne paliwo?

Maj I., Ostrowski P., Kudlek E.

Nowa Energia

|

2017

|

nr 2

22--24

PL

W artykule zaprezentowano badania dotyczące termicznej konwersji mułu węgla kamiennego przy użyciu spalin jako czynnika konwertującego. Ideą procesu jest recyrkulacja powstałego gazu palnego (syngazu) do komory spalania kotła, z którego pobierane były spaliny. Celem badań jest określenie przydatności mułów do pośredniego spalania w kotłach energetycznych oraz opracowanie zaleceń do prowadzenia procesu w skali przemysłowej.

15

Inflammability evaluation of hydrocarbon fuels mixtures formed directly in the combustion chamber

Sidorowicz M., Pielecha I.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 3

57--65

EN

The proposed article involves an investigation of the processes taking place during the preparation of mixed fuels that are combined directly before combustion. The fuel dose formed in this way must take into account the qualitative and quantitative composition of the fuels and the amount of air in the process. Given that liquid fuels similar to gasoline (e.g. methanol, ethanol, butanol) are characterized by different properties, their comparison would be useful in order to use their ratio to influence the combustion process. The process of fuel preparation plays a decisive role in this issue. The article describes abilities of modelling the injection of various fuels simultaneously to the combustion chamber for creating fuel mixture directly before ignition. First part of the article consists of analysis of light hydrocarbon fuels mixing abilities, supported with present research data. Next part describes the evaluation of execution of the assumed system – two fuel injectors with analysis of spray penetration. The modelling of the injection and spray was performed in the AVL FIRE 2014.2 environment and the results were presented. The injection possibility was proven by injecting the fuel to the combustion chamber model. Local values of air-fuel ratio, density and ambient pressure were presented to better understand the potential in mixing fuels directly before ignition. The conclusion includes description of fuel mixing abilities, influence of various fuels on creation of a stratified mixture and definition of controllability of charge ignition.

16

The numerical analysis of hydrogen combustion in chamber of aviation turbo engine

Jesionek K., Błoński D., Pospolita W.

Archivum Combustionis

|

2017

|

Vol. 37 nr 1

5--14

EN

The article presents the preliminary work on the adaptation of the combustion chamber of aviation turbo-shaft engine to supply it with hydrogen for ground energy generation purposes. Difficulties and problems of both design and operational matters for the use of hydrogen as a basic fuel have been presented. The paper presents mathematical formulation, boundary conditions and assumptions for the concept. With the use of ANSYS CFX commercial code a hydrogen combustion process for pre-optimized design of the burner has been simulated. The results are presented in the form of distributions of temperature, velocity and concentrations of individual components which were used to analyze the changes that have occurred in the combustion kinetics after using gaseous fuel. Results indicated the direction of further work on the optimization of processes occurring in the combustion chamber of the turbo-shaft engine.

17

Analiza wybranych wskaźników pracy silnika dwuprzepływowego z dwiema komorami spalania

Jakubowski R., Kuźniar M.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2016

|

R. 23, nr 12

100--105

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych porównujących efektywność pracy klasycznego silnika dwuprzepływowego oraz silnika dwuprzepływowego z dwiema komorami spalania. Na wstępie podano istotne informacje dotyczące konstrukcji silnika dwuprzepływowego z dodatkową komorą spalania usytuowaną pomiędzy turbiną wysokiego i niskiego ciśnienia i wynikające stąd korzyści eksploatacyjne silnika. Przedstawiono zasadnicze różnice w modelu silnika z dwiema komorami spalania oraz przeanalizowano ich wpływ na osiągi silnika. Wykonano symulacje komputerowe pracy silnika z dwiema komorami spalania i porównano je z wynikami dla klasycznego silnika dwuprzepływowego. Wskazano na istotne cech silnika dwukomorowego, które są związane z doborem parametrów obiegu silnika. Wykazano, że w odróżnieniu od klasycznego silnika dwuprzepływowego można wyznaczyć spręż całkowity silnika, dla którego spełnione będzie jednocześnie kryterium osiągnięcia minimum jednostkowego zużycia paliwa i maksimum ciągu jednostkowego. W wyniku obliczeń parametrów eksploatacyjnych wyznaczono przebiegi podstawowych parametrów pracy silnika dla różnych warunków lotu i wskazano występowanie zakresów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych, w których silnik z dwiema komorami spalania będzie rozwiązaniem korzystniejszym niż klasyczny silnik dwuprzepływowy. Na podstawie wykonanych analiz sformułowano wnioski dotyczące porównania cech eksploatacyjnych obydwu typów silników.

EN

The results of numerical investigation of perfor-mance of the classical turbofan engine and a two-combustor turbofan are presented in the paper. The basic information of the two-combustor turbofan are presented in the beginning. The differences in the model of two-combustor turbofan engine vs. classical turbofan were presented and their influence on engine performance was discussed. The numerical simulation of compared engine performance was done. By this way it was presented that it was possible to establish two-combustor engine parameters that specific thrust is maximum and specific fuel consumption is minimum. This is impossible to fulfillment for classical turbofan engine. The simulation of engine performance vs. altitude and flight velocity was done. By this way it was demonstrated that two-combustor turbofan engine performance are close to performance of classical turbofan and that there are some flight condition, for with two-combustor engine could be better than classical turbo-fan.

18

The rig stand for testing integrated rocket ramjet engine

Rowiński A.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 4

421--428

EN

Integrated rocket ramjet engine is adapted to aircraft propulsion and supersonic missiles moving at the speed of 8 Ma. The engine’s construction enables flexibly benefit from both types of drive depending on the conditions of the flight. The ejector mode of operation applicable to Mach numbers smaller than 2 cooperate with the rocket engine positioned in flow channel. Secondary air stream enters the engine through the convergent divergent nozzle and supplies the air to the ejector and booster. Rocket engine using the ejector effect would be used only in the phase of accelerating an object to the supersonic speed and then the drive would gradually shift to ramjet. The range of speed for the ramjet mode is 2-6 Mach. The prototype of the rocket ramjet engine of over 1300 N is equipped with annular combustion chamber in which phenomena of rotating detonation as well as the aero spike nozzle were used. Both the test stand as well as the engine is adapted to trials suitable to the conditions of a flight at the speed of 1.4 Ma. The test stand is powered by compress air coming from the instalment set up in the earth test bed and by oxygen and methane at a pressure of 10 bar. The rig is designed for functional tests of prototype, areas of the creation of mixture of firearms used to measuring and the range of stable functioning of the engine in the ramjet mode. Moreover, the measured parameters in gas supply installations as well as the temperature and pressure in the combustion chamber and thrust created by integrated rocket ramjet engine are measured.

19

The influence of the size and shape of the “central body” of a combustion chamber on the toxicity of the exhaust gases in the Ursus 4390 engine

Kalina P.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 2

171--176

EN

This work is the third part of the articles published on the effects of the shape and position of the combustion chamber in piston compression diesel engines on the toxicity of exhaust gases. In two previous articles presented at the KONES 2015 conference, the impact of position of the combustion chamber in relation to position of the injector, and the influence of the shape of the chamber (diameter, depth, lip on the CO, HC and NOx emissions was analysed. In the current article, the shape of the “central body” in a combustion chamber is analysed. “Central body” is the protrusion located in the central part of a toroidal combustion chamber. Subsequent modifications to the basic combustion chamber consisted of reducing the size of this protrusion. The study involved four versions of combustion chambers. Modifications caused a slight decrease in the compression ratio, which could have an impact on the unambiguousness of the results, as the effect of changes in shape of the “central body”. However, to maintain a constant compression ratio would require a change in diameter or depth of the chamber cavity, which would obscure the obtained results with even greater impact. Emission tests in discussed study were performed according to ECE-R4. During the tests, the completion of the engine and the engine settings were not changed.

20

Komora spalania gazów o niskiej wartości opałowej

Mocek P., Gil I.

Instal

|

2016

|

nr 11

33--37

PL

Zaprezentowano konstrukcję atmosferycznej komory spalania gazów niskokalorycznych. Przygotowano model numeryczny komory i wykonano obliczenia numeryczne w programie komputerowym ANSYS Fluent. Obliczono rozkład temperatury, ciśnienia i stężenia produktów spalania w komorze dla czterech rożnych wariantów działania komory. Warianty te różnią się: 1) doprowadzeniem powietrza w dwóch strefach komory górnej i dolnej, 2) włączeniem/ wyłączeniem palnika pilota oraz 3) otwarciem/zamknięciem popielnika. Wykonano również bilanse masowe i energetyczne dla badanych przypadków. Przedstawiona konstrukcja umożliwia stabilne spalanie gazu, którego strumień, skład a tym samym wartość opałowa zmieniają się w szerokim zakresie wartości od 5 kg/h do 100 kg/h i od 2,5 do 12 MJ/m3n dla gazu suchego. W trakcie badań ujawniono różnice w charakterze procesów transportu masy zachodzących w trakcie spalania. Otrzymane wyniki posłużyły do skonstruowania modelu fizycznego i realizacji urządzenia.

EN

This paper presents the construction of the atmospheric combustion chamber of the low calorific value gases. The numerical model of the combustion chamber was prepared and ANSYS Fluent was used to the numerical calculation. For four different variants were calculated distribution of temperature, pressure and concentration of combustion products. These variants are differ each other’s: 1) fuel supply to upper and bottom zone of combustion chamber, 2) switch on/switch off of pilot burner, 3) opened/closed ash pan. Mass and energy balances were made for all investigated variants. The presented construction of combustion chamber enables stable combustion of gaseous fuel which stream, composition and heating value varies in the wide range values from 5 to 100 kg/h and 2.5 to 12 MJ/m3n of dry gas. The numerical investigation reveals differences in the character of the mass transport within the combustion chamber during combustion process. The results were used to prepare a physical model and erect that combustion chamber.