RU2698781C2 - Способ получения восстановительного газа - Google Patents
Способ получения восстановительного газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698781C2 RU2698781C2 RU2017115390A RU2017115390A RU2698781C2 RU 2698781 C2 RU2698781 C2 RU 2698781C2 RU 2017115390 A RU2017115390 A RU 2017115390A RU 2017115390 A RU2017115390 A RU 2017115390A RU 2698781 C2 RU2698781 C2 RU 2698781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- zone
- condensed phase
- interaction
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/44—Feeding propellants
- F02K9/46—Feeding propellants using pumps
- F02K9/48—Feeding propellants using pumps driven by a gas turbine fed by propellant combustion gases or fed by vaporized propellants or other gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ракетной технике. Способ получения восстановительного газа, основанный на газификации жидких окислителя и избыточного количества горючего путем их химического взаимодействия в нескольких зонах, в соответствии с изобретением полный расход окислителя предварительно газифицируют в первой зоне взаимодействием с малой частью расхода горючего, этот окислительный газ используют в качестве эжектирующего рабочего тела в эжекторе-дожигателе конденсированной фазы во второй зоне, газ из которого смешивают для взаимодействия в третьей зоне с оставшейся частью расхода горючего, затем полученный восстановительный газ путем сепарации разделяют на очищенный газ, который подают потребителю, и псевдоожиженную небольшим расходом газа конденсированную фазу, которую используют в качестве эжектируемого рабочего тела в упомянутом эжекторе-дожигателе. Изобретение обеспечивает предотвращение образования отложений на стенках газоводов, увеличение работоспособности, а также уменьшение абразивного действия генерируемого газа за счет уменьшение содержания в нем конденсированной фазы.1 ил.
Description
Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в двигателестроении. В жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) восстановительный газ используется для подачи на турбину (преимущественно в схемах без дожигания этого газа) и для наддува баков. Данное изобретение применимо к ЖРД, использующих углеродосодержащее горючее (кроме метана), таких как керосин и аминные горючие.
Для указанных целей требуется получить газ заданной из условий работоспособности материалов температуры и возможно большей работоспособности (RT). Известны способы получения восстановительного газа, основанные на газификации жидких окислителя и горючего путем из химического взаимодействия при избытке горючего в однозонных газогенераторах (см. книгу Г.Г. Гахун и др. "Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей", М., Машиностроение, 1989, раздел 8.1 стр. 139-146). Процессы генерации восстановительного газа при избытке упомянутых горючих протекают существенно неравновесно с образованием большого количества конденсированной фазы (сажи). При этом требуется конструктивными методами сместить равновесие в сторону образования меньшего количества конденсированной фазы и, соответственно, большей работоспособности газа. Для этого используют двузонные газогенераторы.
Известен газогенератор жидкостного ракетного двигателя (патент RU №2204732), реализующий способ газогенерации, взятый за прототип, в котором компоненты топлива первоначально сжигают при соотношении, близком к стехиометрическому (первая зона), а затем в полученные продукты сгорания (во второй зоне) подмешивают избыточный компонент (в данном случае окислитель). Данный способ газификации реализует химическое взаимодействие в двух зонах компонентов, один из которых является избыточным, что позволяет частично сместить равновесие в нужную сторону.
Вместе с тем в двузонных и, особенно, однозонных восстановительных газогенераторах при избытке горючего значительная часть кислорода окислителя тратится на связывание водорода с образованием воды, поэтому на связывание углерода кислорода не хватает, и он остается в виде конденсированной фазы (сажи). Чтобы избежать этого, необходимо использовать кислород преимущественно для связывания углерода с образованием углекислого, а лучше, угарного газов. Тогда оставшийся углерод останется связанным с водородом в виде низкомолекулярных углеводородов.
Изобретение направлено на уменьшение содержания конденсированной фазы в генерируемом восстановительном газе, что позволяет повысить его работоспособность и, следовательно, количество энергии, вырабатываемой на турбине; уменьшить абразивное воздействие конденсированной фазы на газоводы и турбину и, следовательно, увеличить ресурс ЖРД; предотвратить образование отложений газоводах, что повышает надежность ЖРД и расширяет возможности использования данного газа в схеме двигателя (для дожигания, для вдува в сопло).
Этот технический результат достигается за счет того, что при газификации окислителя и избыточного количества горючего путем их химического взаимодействия в нескольких зонах весь расход окислителя, предварительно газифицированный в первой зоне взаимодействием с малым расходом горючего, подают в эжектор-дожигатель для взаимодействия с углеродом конденсированной фазы во второй зоне, которую отделяют от вырабатываемого газа в сепараторе. В эжекторе-дожигателе углерод частично сгорает с образованием углекислого газа, частично газифицируется за счет реакции С+СO2=2СО. В полученный газ
подают оставшуюся часть расхода горючего (третья зона), при этом содержащийся в нем водород преимущественно остается связанным с углеродом, т.к. весь имеющийся кислород уже прореагировал. Подача конденсированной фазы из зоны пониженного давления за сепаратором обратно в камеру газификации горючего осуществляется за счет эжекции. Для этого окислитель газифицируют при более высоком давлении путем взаимодействия с небольшим расходом горючего и используют в качестве эжектирующего рабочего тела в эжекторе-дожигателе.
Подаваемые компоненты топлива могут быть предварительно использованы для охлаждения элементов конструкции газогенераторной установки или (и) других частей ЖРД. В этом случае возможна частичная или полная газификация окислителя вследствие теплообмена в трактах охлаждения.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема газогенераторной установки, реализующей заявляемый способ смесеобразования.
Окислитель и малая часть горючего подают в камеру 1 предварительной газификации окислителя (первая зона). Полученный окислительный газ подают в эжектор-дожигатель 2 конденсированной фазы (вторая зона), а полученный газ направляют в камеру 3 газификации горючего (третья зона). В эту камеру подают основной расход горючего через шайбу 4, которая обеспечивает необходимое превышение давления в камере 1. Из образовавшегося в камере 3 газификации горючего газа в сепараторе 5 конденсированной фазы отделяют вырабатываемый очищенный газ, который подают потребителю, и псевдоожиженая небольшим расходом газа конденсированная фаза, направляемая в эжектор-дожигатель 2.
Процессы в восстановительных газогенераторах из-за своей неравновесности трудно поддаются расчету. Для предварительной оценки эффективности предлагаемой схемы были выполнены два равновесных термодинамических расчета на топливе керосин и кислород при одинаковой температуре газа. По этим расчетам исключение из продуктов сгорания воды привело к уменьшению образования сажи с 27% до 15% и увеличению работоспособности вырабатываемого газа на 7%.
Claims (1)
- Способ получения восстановительного газа, основанный на газификации жидких окислителя и избыточного количества горючего путем их химического взаимодействия в нескольких зонах, отличающийся тем, что полный расход окислителя предварительно газифицируют в первой зоне взаимодействием с малой частью расхода горючего, этот окислительный газ используют в качестве эжектирующего рабочего тела в эжекторе-дожигателе конденсированной фазы во второй зоне, газ из которого смешивают для взаимодействия в третьей зоне с оставшейся частью расхода горючего, затем полученный восстановительный газ путем сепарации разделяют на очищенный газ, который подают потребителю, и псевдоожиженную небольшим расходом газа конденсированную фазу, которую используют в качестве эжектируемого рабочего тела в упомянутом эжекторе-дожигателе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115390A RU2698781C2 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения восстановительного газа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115390A RU2698781C2 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения восстановительного газа |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017115390A3 RU2017115390A3 (ru) | 2018-11-05 |
RU2017115390A RU2017115390A (ru) | 2018-11-05 |
RU2698781C2 true RU2698781C2 (ru) | 2019-08-29 |
Family
ID=64102614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115390A RU2698781C2 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения восстановительного газа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698781C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD228162A1 (de) * | 1984-07-04 | 1985-10-09 | Dresden Pillnitz Obstforsch | Mittel zur beseitigung der bodenmuedigkeit in obstbaum- und baumschulkulturen |
US4998410A (en) * | 1989-09-05 | 1991-03-12 | Rockwell International Corporation | Hybrid staged combustion-expander topping cycle engine |
RU2125117C1 (ru) * | 1997-03-05 | 1999-01-20 | Олег Георгиевич Егоров | Магнетронный источник |
RU2204732C2 (ru) * | 2000-02-15 | 2003-05-20 | ОАО "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова" | Газогенератор жидкостного ракетного двигателя |
RU2209993C2 (ru) * | 2001-10-03 | 2003-08-10 | Бахмутов Аркадий Алексеевич | Способ работы жидкостного ракетного двигателя с турбонасосной подачей кислородно-метанового топлива |
-
2017
- 2017-05-02 RU RU2017115390A patent/RU2698781C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD228162A1 (de) * | 1984-07-04 | 1985-10-09 | Dresden Pillnitz Obstforsch | Mittel zur beseitigung der bodenmuedigkeit in obstbaum- und baumschulkulturen |
US4998410A (en) * | 1989-09-05 | 1991-03-12 | Rockwell International Corporation | Hybrid staged combustion-expander topping cycle engine |
RU2125117C1 (ru) * | 1997-03-05 | 1999-01-20 | Олег Георгиевич Егоров | Магнетронный источник |
RU2204732C2 (ru) * | 2000-02-15 | 2003-05-20 | ОАО "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова" | Газогенератор жидкостного ракетного двигателя |
RU2209993C2 (ru) * | 2001-10-03 | 2003-08-10 | Бахмутов Аркадий Алексеевич | Способ работы жидкостного ракетного двигателя с турбонасосной подачей кислородно-метанового топлива |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017115390A3 (ru) | 2018-11-05 |
RU2017115390A (ru) | 2018-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6153231B2 (ja) | 低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉システム及び方法 | |
JP5075900B2 (ja) | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低NOx運転方法 | |
US6588212B1 (en) | Combustion turbine fuel inlet temperature management for maximum power outlet | |
US6350394B1 (en) | Method and apparatus for total energy fuel conversion systems | |
JP6147725B2 (ja) | 低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉及び動力発生のためのシステム及び方法 | |
JP5620655B2 (ja) | 多段燃焼システム及び方法 | |
Malyshenko et al. | High-pressure H2/O2-steam generators and their possible applications | |
JP6000159B2 (ja) | ロケットエンジン | |
JP2014515800A (ja) | 低エミッションタービンシステムにおける二酸化炭素捕捉システム及び方法 | |
US3765167A (en) | Power plant process | |
JP2013535604A (ja) | 低エミッショントリプルサイクル発電システム及び方法 | |
US9273607B2 (en) | Generating power using an ion transport membrane | |
WO2006104425A2 (fr) | Procede de regulation de la composition du gaz par la gazeification souterraine des charbons | |
Ryzhkov et al. | Selecting the process arrangement for preparing the gas turbine working fluid for an integrated gasification combined-cycle power plant | |
US20050109010A1 (en) | Pulse detonation power system and plant with fuel preconditioning | |
RU2698781C2 (ru) | Способ получения восстановительного газа | |
CA3012085A1 (en) | Method and equipment for combustion of ammonia | |
Gambini et al. | Comparative analysis of H2/O2 cycle power plants based on different hydrogen production systems from fossil fuels | |
EP2223888B1 (fr) | Procédé de production d'hydrogène avec captation totale du CO2, et réduction du méthane non converti | |
JP6422689B2 (ja) | ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびガス化炉設備の起動方法 | |
US984605A (en) | Method of producing nitrogen and carbon dioxid from gaseous products of combustion. | |
RU2187684C2 (ru) | Способ работы жидкостного ракетного двигателя и жидкостной ракетный двигатель | |
KR20200029793A (ko) | 석탄 가스화 합성가스 및 ft 반응 오프가스를 활용한 발전 시스템 | |
RU2419035C2 (ru) | Трехзонный двигатель (варианты) | |
KR102168470B1 (ko) | 석탄 가스화 합성가스 및 ft 반응 오프가스를 활용한 발전 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190503 |