Разработка методики расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева

Приведены результаты теоретического исследования по получению формулы для расчета температуры внутренней стенки рубашки охлаждения мультитопливной форсунки. Затронута проблема перегрева этих форсунок, а также образования углеродосодержащих осадков в жидких углеводородных горючих и охладителях. Рассмотрены различные способы борьбы с осадкообразованием, включая охлаждение стенки топливного канала до 373 К. В случае мультитопливных форсунок можно эффективно применять сразу несколько горючих, а также охладителей. Исследованы свойства некоторых теплоносителей, включая керосин ТС-1 и природный газ. На основе полученной формулы для определения температуры рубашки охлаждения мультитопливной форсунки проведен теоретический расчет внутренних температур форсунок одинаковой массы с несколькими теплоносителями. Анализ результатов теоретического исследования показал, что мультитопливные форсунки охлаждаются лучше, чем однотопливные, и позволяют прогнозировать расход топлива с целью достижения необходимой температуры стенки, предотвращения перегрева и осадкообразования.

Литература

[1] Малыгина М.В. Численное исследование многотопливного горелочного модуля камеры сгорания ГТУ. Вестник СГАУ, 2011, № 3-1, с. 143–150.

[2] Мурашев П.М. Многотопливная форсунка для газотурбинных двигателей и установок. Патент РФ 110818. Заявл. 29.06.2011, опубл. 27.11.2011.

[3] Бурдыкин В.Д., Козлов В.Г., Кондрашова Е.В. Многотопливная форсунка. Патент РФ 166189. Заявл. 09.03.2016, опубл. 20.11.2016.

[4] Мальчук В.И., Шатров М.Г., Кудряшов Б.А., Скороделов С.Д. Форсунка для подачи двух видов топлива в дизельный двигатель. Патент РФ 2541674. Заявл. 31.12.2013, опубл. 20.02.2015.

[5] Стасюк А.В., Калашник Н.Н., Приладышев Д.Ю. и др. Форсунка двухтопливная «газ плюс жидкое топливо». Патент РФ 2578785. Заявл. 27.10.2014, опубл. 27.03.2016.

[6] Алтунин К.В. Функционально-стоимостной анализ горелочных устройств и форсунок. Казань, КНИТУ-КАИ, 2020. 156 с.

[7] Яновский Л.С., Иванов В.Ф., Галимов Ф.М. и др. Коксоотложения в авиационных и ракетных двигателях. Казань, Абак, 1999. 284 с.

[8] Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Кн. 1. Казань, КГТУ им. В.И. Ульянова-Ленина, 2005. 272 с.

[9] Van Nostrand W.Z., Leach S.H., Haluske J. Economic penalty associated with the fouling of refinery heat transfer equipment. In: Fouling of heat transfer equipment. Hemisphere, 1981, pp. 619–643.

[10] Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. Москва, Химия, 1968. 356 с.

[11] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ 2388966. Заявл. 02.12.2008, опубл. 10.05.2010.

[12] Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ 2447362. Заявл. 26.07.2010, опубл. 10.04.2012.

[13] Kalghatgi G.T. Combustion chamber deposits in spark-ignition engines: a literature review. SAE Tech. Paper, 1995, no. 952443, doi: https://doi.org/10.4271/952443

[14] Харин А.А. Химмотологическое обеспечение надежности авиационных газотурбинных двигателей. Москва, Европейский центр по качеству, 2002. 288 с.

[15] Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Харин А.А. и др. Топлива для воздушно-реактивных двигателей. Москва, МАТИ, 2001. 443 с.

[16] Яновский Л.С., Харин А.А., Бабкин В.И. Основы химмотологии. Москва-Берлин, Директ-Медиа, 2016. 484 с.

[17] Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Москва, Химия, 1985. 240 с.

[18] Алтунин К.В. Теоретический расчет температуры стенки топливного канала форсунки с целью предотвращения осадкообразования. LХХIV Межд. науч. чтения. Сб. ст. межд. науч.-практ. конф. Москва, ЕФИР, 2020, с. 36–38.

[19] Савин И.К. Теоретические основы теплотехники (краткий курс). Ч. II. Теплопередача. Петрозаводск, Изд-во ПетрГУ, 2008. 172 с.

[20] Бухмиров В.В. Расчет коэффициента теплоотдачи. Иваново, ИГЭУ, 2007. 37 с.

[21] Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условия. Инженерно-физический журнал, 2012, т. 85, № 4, с. 881–896.

[22] Алтунин К.В. Разработка критериального уравнения вынужденного движения керосина с новым числом подобия электроконвекции. Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2020, № 3, с. 30–33.

[23] Алтунин К.В. Разработка формулы расчета температуры внутренней стенки мультитопливной форсунки с целью предотвращения осадкообразования и перегрева. Инновационные научные исследования, 2020, № 12-1 (2), с. 68–79.

[24] Шадрина Е.М., Волкова Г.В. Определение теплофизических свойств газов, жидкостей и водных растворов веществ. Иваново, ИГХТУ, 2009. 80 с.