Аминов Рашид Зарифович - руководитель
410028, Россия, Саратов, ул. Рабочая, д. 24
Тел.: (845-2)27-14-36, (845-2)23-45-10
Aminov Rashid Zarifovich - head
410028, Russia, Saratov, st. Rabochaya 24
Tel. (845-2) 27-14-36, fax (845-2) 27-14-36
Егоров Александр Николаевич - старший научный сотрудник
410028, Россия, Саратов, ул. Рабочая, д. 24
Тел.: (845-2)27-14-36, (845-2)23-45-10
Egorov Alexander Nikolaevich - senior researcher
410028, Russia, Saratov, st. Rabochaya 24
Tel. (845-2) 27-14-36, fax (845-2) 27-14-36
Счастливцев Алексей Иванович - Старший научный сотрудник
125412, Россия, Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2
Тел.: (495) 485-8244, (495) 485-9009
Schastlivtcev Aleksey Ivanovich - Senior Researcher
125412, Russia, Moscow, st. Izhorskaya, 13, building 2
Tel: (495) 485-8244, (495) 485-9009
Одним из путей повышения эффективности энергоустановок, в том числе на АЭС, может стать использование в их составе водородных энергетических комплексов и водородно-кислородных парогенераторов. Это может осуществляться путем производства водорода и кислорода методом электролиза и их дальнейшего использования в технологических схемах энергоблоков в виде тепловой энергии. Основополагающим при оценке эффективности такого использования водородных технологий является эффективность сжигания водорода в кислородной среде при различных схемно-параметрических условиях. В данной работе исследованы процессы горения с точки зрения оценки эффективности сгорания водородно-кислородной смеси при различных давлениях и избытке окислителя. Для этого на основе экспериментальных данных, полученных на 4-х секционной жаровой трубе, была верифицирована расчетная модель процессов горения водородно-кислородной смеси, в том числе тепломассообмена в граничных условиях эксперимента. Показано, что увеличение давления продуктов сгорания приводит к заметному уменьшению недожога водорода. Максимальный эффект наблюдается в третьей секции жаровой трубы (уменьшение на 56.72%), а минимальный – в первой секции (уменьшение на 7.58%). При этом среднее удельное снижение недожога водорода в сечениях I-IV жаровой трубы в пределах рассматриваемого давления составило 8.13, 17.41 и 31.34 %/МПа соответственно. Увеличение избытка окислителя приводит к закономерному уменьшению недожога водорода. При этом максимальное снижение достигается при степени избытка окислителя равной 2 в третьей секции жаровой трубы (снижение на 58.86 %). В то же время наблюдается усиление положительного эффекта от повышения давления. При этом в первых двух секциях жаровой трубы наблюдается наибольшая зависимость от увеличения коэффициента избытка окислителя. Максимальное относительное снижение недожога водорода достигается при давлении 6 МПа и составляет 24.46% и 43.5% при степени избытка окислителя 1.5 и 2 соответственно.
One of the ways to improve the efficiency of power plants, including nuclear power plants, can be the use of hydrogen energy complexes and hydrogen-oxygen steam generators in their composition. This is done by electrolysis production of hydrogen and oxygen and their further use in technological schemes of power units in the form of thermal energy. Fundamental in assessing the efficiency of such use of hydrogen technologies is the efficiency of hydrogen combustion in oxygen medium under different schematic-parametric conditions. In this paper combustion processes were studied in terms of evaluating efficiency of the hydrogen-oxygen mixture combustion at various pressures and an oxidizer excess. For this purpose, a calculation model of combustion processes of the hydrogen-oxygen mixture, including heat and mass transfer under the boundary conditions of the experiment was verified on the basis of the experimental data, obtained at 4-section flame tube. Has shown that increasing the pressure of the combustion products leads to a noticeable decrease in hydrogen underburning. The maximum effect is observed in the third section of the flame tube (a reduction by 56.72%), and the minimum effect is found in the first section (a reduction by 7.58%). In this case, the average specific reduction in hydrogen underburning in sections I-IV of the flame tube within the considered pressure ranged between 8.13, 17.41, and 31.34%/MPa, respectively. An increase in an oxidizer excess lead to a regular decrease in hydrogen underburning. In this case, the maximum decrease in hydrogen underburning is achieved with an oxidizer excess ratio of 2 in the third section of the flame tube (a reduction by 58.86%). At the same time, an increase in the positive effect of increasing pressure is observed. In this case, in the first two sections of the flame tube, the greatest dependence on the increase of an oxidizer excess ratio is observed. Thus, the maximum relative reduction in hydrogen underburning is achieved at the pressure of 6 MPa, and as a result amounts to 24.46% and 43.5% with the oxidizer excess ratio at 1.5 and 2, respectively.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.