Самарский университет и ПАО «Силовые машины» разработают газотурбинную установку на метан-водородном топливе

Совместное конструкторское бюро «Водород СМ» на базе Научно-образовательного центра газодинамических исследований Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королева займется разработкой отечественной газотурбинной установки на метан-водородном топливе с использованием технологий 3D-печати.

Как сообщает пресс-служба вуза, в ходе разработки и проектирования камеры сгорания самарским ученым предстоит оптимизировать конструкцию, определить наиболее эффективный состав топливной смеси, решить проблему акустических пульсаций, возникающих при горении метан-водородного топлива, а также разработать мероприятия по максимальному снижению выбросов оксидов азота. Для моделирования процессов горения в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ будет задействован высокопроизводительный вычислительный кластер Самарского университета. Экспериментальную модельную камеру сгорания изготовят на 3D-принтере в лаборатории аддитивных технологий вуза.

«Основным направлением работы нашего конструкторского бюро станет разработка камер сгорания энергетических газотурбинных установок, работающих на альтернативном топливе с высоким содержанием водорода. Это новое направление в энергетике России, подобных отечественных установок пока не существует. Первым нашим проектом станет разработка камеры сгорания для перспективной газотурбинной установки ГТЭ-65. В качестве топлива в этой установке будет использоваться метан-водородная смесь, что позволит увеличить мощность турбины и снизить количество вредных выбросов в атмосферу», — рассказывает руководитель КБ «Водород СМ» Сергей Матвеев. 

Использование метан-водородной смеси с долей водорода 40-50% увеличит мощность газотурбинной установки примерно на 10%. Такие энергоустановки можно будет использовать на крупных промышленных предприятиях, для тепло- и электроснабжения малых городов или жилых районов мегаполисов. Добавление водорода будет обеспечивать более полное сгорание топлива, благодаря чему снизится выброс оксида углерода и несгоревших углеродов, уменьшится общий выброс углекислого газа и расход топлива.  

К экспериментам по горению метан-водородных смесей планируется приступить уже в феврале 2021 года, работы по созданию инновационной камеры сгорания займут несколько лет. Разработку технического проекта камеры сгорания газотурбинной установки предполагается завершить в 2023 году, после чего на промышленном предприятии будет изготовлен опытный образец. 

Исследования в области применения водородного топлива ведутся в Самаре с 60-х годов прошлого века. В двигателестроительном конструкторском бюро под руководством академика Николая Дмитриевича Кузнецова создан авиационный двигатель НК-88 (на иллюстрациях), работающий на жидком водороде. В основной состав инженеров, работавших над этим двигателем, вошли выпускники Куйбышевского авиационного института, ныне Самарского национального исследовательского университет имени академика С. П. Королева.  

Двигатель НК-88 был установлен на экспериментальном самолете Ту-155, впервые поднявшемся в воздух 15 апреля 1988 года. Первый в мире самолет, использовавший водородное топливо, успешно прошел комплекс испытаний, совершив несколько международных перелетов по Европе, в том числе на конференцию по проблемам использования криогенного топлива в авиации в Ганновере. Позднее был разработан проект самолета Ту-156 на двигателях НК-89, работавших на сжиженном природном газе, но из-за возникших сложностей с финансированием программа использования криогенного топлива в авиации была прекращена. В настоящее время двигатель НК-88 экспонируется в Центре истории авиационных двигателей Самарского университета.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.