Учёные Пермского Политеха рассчитали, как перевести газовые турбины на водород без поломок

Учёные Пермского Политеха впервые смоделировали горение водорода в газотурбинных установках в условиях, максимально приближенных к реальным. Они определили диапазон значений, при которых пламя остаётся стабильным и не повреждает оборудование, сообщили в администрации Перми.

Обычная замена природного газа водородом может вывести турбину из строя всего за несколько часов: эти виды топлива горят по-разному. При этом водород выделяет почти в три раза больше тепла, чем бензин, и в четыре раза больше, чем метан.

Исследователи построили подробную 3D-модель камеры сгорания со всеми её элементами. В расчётах учли высокое давление, движение и завихрения воздуха, смешивание топлива, температуру и образование вредных веществ. Входные параметры соответствовали реально работающей газотурбинной установке.

В цифровой модели учёные меняли расход топлива и воздуха, а затем сравнивали скорость потока газов и движения пламени. Так удалось найти режим, при котором положение огня остаётся фиксированным, температура на выходе соответствует норме, а риска перегрева нет. Эти данные помогут инженерам настраивать существующие турбины под водород.

Расчёты также показали, что концентрация оксидов азота в самой горячей части камеры остаётся заметной, но на выходе падает почти до нуля. По оценке специалистов ПНИПУ, перевод действующих турбин с природного газа на водород позволит обойтись без огромных затрат на разработку новых технических решений.