Експериментальні дослідження енергетичних характеристик плазмохімічного інтенсифікатора

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorСербін С. І.
dc.contributor.authorКозловський А. В.
dc.contributor.authorВілкул С. В.
dc.contributor.authorДіасамідзе Б. Т.
dc.contributor.authorSerbin Serhiy I.
dc.contributor.authorKozlovskyi Artem V.
dc.contributor.authorVilkul Serhiy V.
dc.contributor.authorDisamidze Badri T.
dc.date.accessioned2025-05-21T07:23:48Z
dc.date.available2025-05-21T07:23:48Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionЕкспериментальні дослідження енергетичних характеристик плазмохімічного інтенсифікатора = Experimental studies of energy characteristics of a plasma-chemical intensifier / С. І. Сербін, А. В. Козловський, С. В. Вілкул, Б. Т. Діасамідзе // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2025. – № 1 (499). – С. 76–82.
dc.description.abstractМета – підвищення ефективності процесу запалювання та згоряння вуглеводневих палив у низькоемісійних камерах згоряння газотурбінних двигунів шляхом створення та дослідження плазмохімічного елемента з вбудованим слабкострумовим плазмовим генератором. Методика. Проведено моделювання взаємодії паливно-повітряної суміші з низькотемпературною плазмою. Створено лабораторний експериментальний стенд для дослідження характеристик генератора повітряної плазми. Здійснено серію експериментальних вимірювань електричних, теплових та газодинамічних параметрів, включаючи вольт-амперні характеристики та довжину факела. Використано методи статистичної обробки даних з оцінкою похибок. Результати. Розроблено та виготовлено плазмохімічний елемент з вбудованим слабкострумовим генератором повітряної плазми. Визначено діапазони стабільної роботи генератора за струмами від 0,1 до 0,9 А і потужностями від 80 до 800 Вт. Отримано вольт-амперні характеристики при різних витратах плазмоутворюючого повітря. Доведено ефективне займання та розпилювання палива при низьких потужностях, встановлено вплив плазми на зміну довжини факела. Наукова новизна. Запропоновано та реалізовано нову конструкцію плазмохімічного елемента з перехресними каналами для підвищення ефективності змішування та займання паливно-повітряної суміші. Уперше проведено комплексне експериментальне дослідження енергетичних характеристик плазмового генератора в контексті його використання як стабілізатора полум’я у низькоемісійних камерах згоряння газотурбінних двигунів. Встановлено закономірності вольт-амперних характеристик генератора при різних режимах подачі плазмоутворюючого повітря, а також вплив розпилюючого повітря на напругу пробою електричної дуги. Вперше експериментально визначено діапазон стабільної роботи слабкострумового плазмотрону постійного струму з урахуванням особливостей конструкції. Отримані результати розширюють наукове уявлення про ефективність використання плазмохімічних елементів для стабілізації горіння та можуть бути використані для подальшої модернізації систем згоряння авіаційних і промислових ГТД з підвищеними екологічними вимогами. Практична значимість. Результати експериментального дослідження демонструють доцільність компонування плазмового стабілізатора у конструктивну схему камер згоряння газотурбінних двигунів з метою підвищення стабільності горіння в умовах бідних паливно-повітряних сумішей. Отримані дані можуть бути використані при розробці та модернізації низькоемісійних камер згоряння для енергетичних ГТД, а також при оптимізації режимів запуску та роботи на часткових навантаженнях.
dc.description.abstract1Purpose. The aim of the study is to improve the efficiency of ignition and combustion processes of hydrocarbon fuels in low-emission combustion chambers of gas turbine engines by developing and investigating a plasma-chemical element equipped with a built-in low-current plasma generator. Method. The interaction between the fuel-air mixture and low-temperature plasma was modeled. A laboratory-scale experimental stand was developed to study the characteristics of the air plasma generator. A series of experimental measurements were conducted to evaluate electrical, thermal, and gas-dynamic parameters, including voltage-current characteristics and plasma jet length. Statistical data processing methods with error estimation were applied. Results.A plasma-chemical element with an integrated low-current air plasma generator was developed and manufactured. The generator's stable operating ranges were determined for currents from 0.1 to 0.9 A and power from 80 to 800 W. Voltage-current characteristics were obtained under various plasma-forming air flow rates. Effective ignition and fuel atomization at low power levels were demonstrated, and the influence of plasma on jet length was established. Scientific novelty.A novel design of a plasma-chemical element with crossflow channels was proposed and implemented to enhance the mixing and ignition efficiency of the fuel-air mixture. For the first time, a comprehensive experimental study of the energy characteristics of a plasma generator was conducted in the context of its application as a flame stabilizer in low-emission combustion chambers of gas turbine engines. Regularities of voltage-current characteristics under different plasma-forming air supply modes were identified, along with the influence of atomizing air on the arc breakdown voltage. The stable operating range of a low-current DC plasma torch, considering its design features, was experimentally determined for the first time. The results broaden the scientific understanding of the efficiency of plasma-chemical elements for combustion stabilization and can be utilized in further development of combustion systems for aviation and industrial gas turbines that comply with stricter environmental standards. Practical significance. The results of the experimental study confirm the feasibility of incorporating a plasma stabilizerinto gas turbine combustion chamber designs to enhance combustion stability under lean fuel-air mixture conditions. The obtained data can be applied in the development and modernization of low-emission combustion chambers for power-generating gas turbines, as well as for optimizing startup modes and partial load operation.
dc.identifier.issn2311-3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/10508
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК; 621.45.034
dc.subjectкамера згоряння
dc.subjectплазмовий стабілізатор
dc.subjectгазотурбінний двигун
dc.subjectстабільність горіння
dc.subjectекспериментальні дослідження
dc.subjectcombustion chamber
dc.subjectplasma stabilizer
dc.subjectgas turbine engine
dc.subjectcombustion stability
dc.subjectexperimental research
dc.titleЕкспериментальні дослідження енергетичних характеристик плазмохімічного інтенсифікатора
dc.title.alternativeExperimental studies of energy characteristics of a plasma-chemical intensifier
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Serbin 2.pdf
Розмір:
749.3 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
4.38 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 1 (499) 2025