Что произойдет, если подать высокое напряжение прямо в пламя газовой турбины или котла? Оказалось, электрическое поле может «успокоить» горящий метан.
Учёные из Объединённого института высоких температур РАН обнаружили, что внешнее электрическое поле способно значительно ослаблять температурные колебания в диффузионном пламени метана. Для экспериментов специалисты применили инфракрасную термографию, что позволяет определять температуру без контакта с пламенем и почти не оказывает влияния на процесс горения. Результаты данного исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале FirePhysChem.
В специально разработанной экспериментальной установке на пламя воздействовали электрическим полем с напряжением до нескольких киловольт. Было установлено, что при увеличении напряженности поля амплитуда температурных колебаний значительно снижается. Наиболее выраженный эффект наблюдался при напряжении свыше 4 кВ: максимальная амплитуда пульсаций уменьшалась до нескольких градусов.
Анализ температурных спектров показал, что под воздействием электрического поля изменяется и характер колебаний в факеле. Кроме основной частоты около 13 Гц исследователи зафиксировали появление дополнительной компоненты примерно на уровне 17 Гц и её гармоник. Эти изменения связаны с перестройкой гидродинамической структуры потока в зоне горения.
От газовых турбин до экологичного сжигания топлива
По мнению авторов работы, полученные результаты помогут глубже понять механизмы управления пламенем с помощью электрических полей. Это имеет значение для разработки более эффективных и экологически чистых систем сжигания топлива — от промышленных горелок до высокопроизводительных энергетических установок, работающих на природном газе.
