A proposal of a hydrogen injection system in to a miniature turbojet engine
[ 1 ] Instytut Energetyki Cieplnej, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Propozycja układu wtrysku wodoru w miniaturowym silniku turboodrzutowym
2023
scientific article
english
- hydrogen
- miniature turbojet engine
- hydrogen injection system
- wodór
- miniaturowy silnik odrzutowy
- system wtrysku wodoru
EN The solution proposed in this article, based on direct injection of hydrogen into the combustion chamber, offers many benefits, including a better volumetric efficiency, complete combustion (avoidance of premature ignition and backfire) and significant benefits in terms of power density when compared to engines, in which hydrogen is injected into the air inlet duct. The article discusses advantages and disadvantages of systems responsible for injecting hydrogen into the combustion chamber based on the operational phases of the GTM 400 engine developed by the JET-POL Company. The use of an electronic controller combined with an injector placed in an appropriate place inside the combustion chamber allow for the mentioned engine to be modified this way to optimize its power, performance and emissions. The article discusses matters related to challenges faced by materials used to make components of hydrogen injectors as well as research on the topic in question with the use of diesel engines. The article considers the impact of a low mass density and hydrogen energy, high speed of sound and low thickness on the injection system and components of a miniature turbojet engine. Physical attributes shaped by hydrogen fuel directly affect the size of components, selection of materials and tribology of turbojet engines. The authors suggest that the solutions used in the research on the GTM 400 engine can be used in the future to build hydrogen systems (hydrogen injection, storage and distribution) for fullscale passenger aircraft jet engines.
PL Opracowanie odpowiednich systemów wtryskowych do miniaturowych silników odrzutowych dedykowanych do paliwa wodorowego może zaowocować opracowaniem urządzeń wykorzystywanych w układach generacji energii elektrycznej w infrastrukturze krytycznej. Zaproponowane w artykule rozwiązanie bazujące na bezpośrednim wtrysku wodoru do komory spalania zapewnia wiele korzyści, w tym lepszą sprawność objętościową, pełne spalanie (unikanie przedwczesnego zapłonu i wstecznego zapłonu) oraz znaczne korzyści w zakresie gęstości mocy w porównaniu z silnikami z wtryskiem wodoru do kanału powietrza dolotowego. W artykule omówiono wady i zalety systemów dostarczania wodoru do komory spalania w zależności od faz pracy miniaturowego silnika GTM 400 firmy JET-POL. Zastosowanie elektronicznego sterownika w powiązaniu z wtryskiwaczem ulokowanym w odpowiedniej lokalizacji komory spalania pozwala na taką modyfikację wspomnianego silnika, aby zoptymalizować jego moc, wydajność i emisyjność. W artykule poruszono zagadnienia związane z wyzwaniami dla materiałów stosowanych na podzespoły do budowy wtryskiwaczy wodoru, a także prowadzone w tym zakresie badania na bazie silników diesla. Podjęta w treści dyskusja dotyczy wpływu niskiej gęstości masy i energii wodoru, wysokiej prędkości dźwięku i niskiej lepkości na system wtrysku i podzespoły miniaturowego silnika odrzutowego. Atrybuty fizyczne determinowane przez paliwo wodorowe bezpośrednio wpływają na rozmiar komponentów, dobór materiałów i trybologię silników odrzutowych. Autorzy sugerują, że rozwiązania zastosowane w toku badań nad silnikiem GTM 400 mogą posłużyć w przyszłości do budowy systemów wodorowych (systemy wtrysku, magazynowania i dystrybucji wodoru) dedykowanych pełnowymiarowym silnikom samolotów pasażerskich.
79 - 94
CC BY (attribution alone)
open journal
final published version
public
40