Revista >> Aprilie 2017 [Nr.193] >> Cercetare & Invatamant superior

Direcții și soluții de dezvoltare a camerelor de ardere în INCD Turbomotoare COMOTI

Dr. ing. Florin Florean, INCD Turbomotoare COMOTI

28 Aprilie 2017

Turbinele cu gaze sunt una dintre cele mai utilizate generatoare de energie pentru o largă varietate de aplicații în întreaga lume. Inițial au fost dezvoltate exclusiv pentru propulsia aeronavelor, după care au fost utilizate și pentru aplicații industriale în vederea producerii de energie electrică. INCD Turbomotoare COMOTI se află in avangarda acestui fenomen, atât pe plan național, cât și internațional, institutul fiind prin intermediul Laboratorului de Combustie și Laserometrie la originea mai multor studii și soluții dedicate îmbunătățirii performanțelor turbomotoarelor utilizate în producerea energiei.

Pentru a localiza mai bine zona de cercetare a Laboratorului de Combustie se pot observa în schema simplificată de turbomotor cei trei piloni indinspensabili funcționării acestuia: compresorul, camera de ardere și turbina. Camera de ardere este responsabilă cu hrănirea ansamblului, aici eliberându-se printr-o succesiune de reacții chimice enegia stocată în combustibil

Domeniul de interes al Laboratorul de Combustie și Laserometrie este proiectarea, simularea numerică și experimentarea gazodinamică a camerelor de ardere și a energiilor regenerabile. Obiectivul principal al laboratorului este de a dezvolta o mai bună înțelegere a proceselor fundamentale de ardere prin studii complexe de modelare numerică, experimentale și matematice. Pe plan mondial, scopul este de a dezvolta o combustie eficientă și de a reduce emisiile poluante pentru noile instalații de turbine cu gaze și sisteme de propulsie. Laboratorul de ardere este echipat cu mai multe facilități moderne de diagnostic (cu laser), precum și cu instrumente de calcul și măsură. Studiile de cercetare fundamentală și tehnologică sunt în curs de desfășurare pentru o serie de sisteme de ardere care utilizează combustibili de origine fosilă sau din surse alternative, noua tendință în acest domeniu fiind valorificarea deșeurilor.
Laboratorul de Combustie și Laserometrie din cadrul INCD Turbomotoare COMOTI deține un complex experimental termo-gazo-dinamic ce include trei linii de testare, care este utilizat pentru măsurătorile experimentale care desfăşoară măsurători ale temperaturii, presiunii și ale vitezei instantanee.

Proiecte reprezentative
Facilităţile performante de care dispune Laboratorul de Combustie și Laserometrie, precum şi expertiza valoroasă deţinută de cercetătorii angrenaţi în proiectarea, simularea numerică și experimentarea gazodinamică a camerelor de ardere și a energiilor regenerabile, au permis INCD Turbomotoare COMOTI să participe la o serie de proiecte reprezentative în domeniu.

TEENI este un proiect care îşi propune creşterea înţelegerii mecanismelor de producere a zgomotului în aeronautică, în special a zgomotului produs de elicoptere, având în vedere, ca scop final, reducerea acestuia. Nivelul de zgomot poate fi redus în mod semnificativ prin adăugarea de căptuşeli acustice pe dispozitivul de admisie sau pe ajutajul de evacuare al motorului sau prin proiectarea corespunzătoare a unor module „tăcute” ale motorului. Ambele soluţii pot fi luate în considerare şi ambele necesită o diagnoză corespunzătoare în ceea ce priveşte originea zgomotului. Abordarea subiectului identificării surselor de zgomot de bandă largă este un scop ambiţios în sine datorită complexităţii fenomenelor fizice implicate, a condiţiilor severe de mediu ambiant în ajutajul de evacuare, care împiedică utilizarea unei instrumentări standard, şi a spaţiului restrâns aflat la dispoziţie pe acest tip de motor, esenţială fiind capacitatea de a evalua care dintre contributorii la zgomotul motorului este cel mai important în zbor. Principalul beneficiar al cercetărilor efectuate este Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR Germania)

O preocupare majoră în momentul actual o reprezintă găsirea resurselor alternative de energie, regenerabile şi prietenoase cu mediul înconjurător. O astfel de resursă alternativă este reprezentată de biocombustibili, iar COMOTI este implicat într-un proiect de cercetare a posibilităţii utilizării uleiului vegetal de camelină, neprelucrat chimic, drept combustibil şi în analiza impactului asupra mediul înconjurător. Camelina este o plantă energetică cu un conţinut ridicat de ulei ce poate fi cultivată în România şi din care, prin tratament chimic, se poate obţine biokerosen. Biokerosenul obţinut din uleiul de camelină a fost testat cu succes, în amestec cu combustibil clasic de aviație, pe mai multe aeronave, atât militare, cât şi de pasageri. Un prim beneficiar al rezultatelor obținute este INCD Turbomotoare COMOTI. Noul stand creat pentru testarea arzătorului și adaptarea standului existent de cameră de ardere pentru a funcționa și pe combustibili lichizi vor putea fi folosite pe viitor și în alte proiecte. Alți beneficiari ai rezultatelor obținute în urma experimentelor sunt companii din industria română, interesate de utilizarea de combustibili neconvenționali, pentru a-și diminua dependența de combustibilii fosili.