Регистрация / Вход
Прислать материал

Газогенератор многоцелевого назначения с воздушной балластировкой

Сведения об участнике
ФИО
Косовягин Константин Владимирович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Энергоэффективное производство и преобразование энергии на органическом топливе
Тема
Газогенератор многоцелевого назначения с воздушной балластировкой
Резюме
Разработана конструкция газогенератора, работающего на различных компонентах топлива (кислород-водород, кислород-метан, воздух-метан). Ключевой особенностью парогенератора является использование, в качестве балластировочного компонента, воздуха с раздельной подачей за счет вставки со спиральными сопловыми каналами. Таким образом, повышается надежность и эффективность работы парогенератора, что позволяет получать газ требуемых параметров для различных промышленных и хозяйственных нужд.
Ключевые слова
газогенератор, камера сгорания, сопло, высокотемпературный газ, энергетика
Цели и задачи
Целью проекта является изучение устройства и принципа работы газогенератора. Задачи проекта: разработка эскизной документации; разработка 3D модели; проведение вычислительного эксперимента; приобщение и повышение интереса студенческой среды к научно-техническим разработкам и дальнейшей генерации идей по возможным путям улучшения разработки.
Введение

Одной из причин существующей проблемы экономического развития малодоступных регионов России является дефицит локальных энергетических мощностей.

Возможным решением проблемы является создание нового автономного высокоэффективного технологического оборудования для преобразования широкодоступных энергетических ресурсов.

Существуют известные способы образования  высокотемпературного парогаза, однако они имеют ряд недостатков, которые решаются в разработке предлагаемого устройства.

Способ образования газовой струи в газогенераторе основан на сжигании компонентов топлива (кислород-водород, кислород-метан, воздух-метан), получении продуктов сгорания и смешении с ними воздуха как балластировочной среды. 

Методы и материалы

При разработке парогенератора с водяной балластировочной средой был создан научно-технический задел, основанный на результатах изучения соответствующей литературы, расчетов, проктирования процессов в устройстве с помощью программы ANSYS и огневых испытаний. Данные компетенции послужили базой для разработки путей улучшения модели и создания газогенератора с воздушной балластировкой. 

Будут проведены теоретические исследования на основе вычислительного эксперимента процессов гидрогазодинамики и тепломассообмена при движении воздушной завесы с учетом воздействия высокоскоростного потока газа в едином объеме камеры сгорания.

В рамках численного эксперимента будет разработана 3D сопряженная математическая модель гидрогазодинамики и тепломассообмена в вихревых камерах сгорания углеводородных парогенераторов с использованием многофазной модели Эйлера, уравнения энергии и квадратичной модели напряжений Рейнольдса.

Описание и обсуждение результатов

Новизна и оригинальность исследований заключается в применении высокоэффективного парогенератора с вихревой камерой сгорания, работающего на различных компонентах топлива  (кислород-водород, кислород-метан, воздух-метан), в котором путем смешения воздуха   непосредственно с продуктами сгорания компонентов топлива образуется высокотемпературный газ, подаваемый в турбину. Реализация данного способа получения газа в энергоустановках с улучшенной динамикой выхода на режим позволит сократить металлоемкость конструкции, минимизировать габариты и упростить технологию производства.

В ходе выполнения исследований получены следующие научно-технические результаты:

- анализ современной литературы;

- эскизная конструкторская документация на газогенератор;

- 3D модель газогенератора.

Планируемые результаты:

- 3D математические модели гидрогазодинамических и тепломассообменных процессов;

- конструкторская документация;

- элементы модельного образца газогенератора;

- программы и методики проведения экспериментальных исследований рабочих процессов;

- заявки на получение правоохранных документов объектов интеллектуальной собственности;

- предложения и рекомендации по реализации и внедрению результатов исследований.

На основе результатов данного исследования, будут обеспечены следующие социально-экономические эффекты:

- снижение потребления сетевой электроэнергии за счет создания автономных систем энергообеспечения у потребителей;

- повышение надежности энергообеспечения за счет создания аварийных и резервных мощностей, в том числе у потребителей;

- создание новых систем промышленной безопасности, пожаротушения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;

- создание наукоемкой и экономически эффективной отечественной продукции, конкурентоспособной на зарубежных рынках.

Используемые источники
1. Тепломассообмен в водородных паротурбинных установках: учебное пособие / С.В. Дахин, И.Г. Дроздов, В.А. Ильичев, А.А. Пригожин. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГТУ», 2012. - 115 с.
2. Патент 2371594 Российская Федерация, МПК F 02 C 6/00 Способ образования пара в парогазогенераторе и устройство для его осуществления [Текст] / В.И. Пригожин, Э.В. Завьялов, С.П. Малышенко, В.А. Ильичев, А.Р. Савич – 2008105213/06; Бюл. № 30. – 5 с.: ил.
3. Ильичев В.А., Пригожин В.И., Савич А.Р. и др. Разработка высокотемпературного водородного минипароперегревателя // Тепловые процессы в технике. Т.3. № 11, 2011. С. 517 – 522.
Information about the project
Surname Name
Kosovyagin Konstantin
Project title
Multi-purpose gasifier with air ballasting
Summary of the project
There is worked out a gasifier, which workes with a various components of fuel (oxygen-hydrogen, oxygen-methane, air-methane). A main feature is the use of air as a ballasting component with a separate supply by inserting the spiral nozzle channels. Thus, the reliability and efficiency of the gasifier increases, which allow producing of gas with required parameters for a variety of industrial and household needs.
Keywords
Gasifier, combustion chamber, nozzle, high temperature gas, electric power supply