Gázturbina égő vizsgálata CFD segítségével

Napjaink egyik legjelentősebb villamosenergia-termelés során alkalmazott berendezése a gázturbina, melynek fejlesztési folyamatai az energiaátalakítási hatásfok növelésére, a károsanyag-kibocsátás csökkentésére és természetesen a gazdasági optimum elérésére összpontosulnak. A fejlesztések eredményességéhez a lehető legpontosabban kell ismerni a már meglévő és üzemelő berendezések működés alatti állapotát. Ehhez nyújt segítséget a numerikus áramlástani szimuláció.

Mára nagy számítási kapacitás és különböző tüzeléstechnikai szimulációra alkalmas programok váltak elérhetővé, melynek következtében a fejlesztési folyamatok az égőtér irányába mozdultak el. Az égőtér modellezése során megismerhetjük többek között a berendezésben lévő hőmérséklet-eloszlást, különböző kémiai elemek és vegyületek keletkezésének helyét, a nyomásviszonyokat és a beporlasztott tüzelőanyagcseppek útját is. Egy helyesen megalkotott modell előnye, hogy nemcsak a megadott feltételekkel működő környezetet tudja szimulálni, hanem módosíthatjuk is a működési paramétereket, hogy megtudjuk, milyen következményekkel járna egy esetleges beavatkozás.

Előadásomban a Capstone C30-as gázturbina kompresszor és turbina részét összekötő égőtér, lángot magába foglaló részének vizsgálatát ismertetem. Levegő segédközeges diesel-olaj tüzelőanyag porlasztást és az égési folyamatot modelleztem két eltérő geometriában, három-három különböző porlasztónyomáson. A szimuláció célja egy stabil modell létrehozása volt, mely a kompresszor üzem függvényében változó nyomásviszonya (2,2-3,5) mellett is stabil lángot eredményez, továbbá validálható mérési adatok alapján és a későbbiekben más tüzelőanyagra történő átállás esetén, más segédközeg használata mellett is alkalmas lehet a tűztéri viszonyok leírására.