Magyar felfedezés változtathatja meg a repülést

A BME és az ELTE kutatóinak együttműködése olyan eredményekre vezetett, amelyekkel optimalizálhatók a repülésben és hajózásban is gyakran alkalmazott gázturbinák égési folyamatai, így jelentősen csökkenthető a fotokémiai szmogot és savas esőt okozó nitrogén-oxidok kibocsátása. A kísérletek eredményeiről a Results in Engineering folyóiratban számoltak be.

A világ áramtermelésének jelentős részét gázturbinák adják, de jellemzően ilyen eszközök hajtják a nagyobb utasszállító repülőgépeket és hajókat, helikoptereket.

A nemzetközi légiforgalom 1990 és 2019 között megduplázódott, majd a Covid-járvány okozta átmeneti visszaesés után jelenleg is évi 3,7 százalékkal bővül. Ezt azt jelenti, hogy a légiforgalom jelenleg évi mintegy 300 millió tonna kerozint használ fel, miközben a repülőgépek 600 ezer tonna szén-monoxidot és 3,6 millió tonna nitrogén-oxidot bocsátanak a levegőbe.

A kibocsátott nitrogén-oxidok fotokémiai szmogot és savas esőt okoznak, valamint hozzájárulnak az ózonréteg vékonyításához.

A gázturbinák belsejében a nitrogén-oxidok legnagyobb része az égőtér magas hőmérsékletű régióiban, az úgynevezett forró helyeken keletkezik a levegő nitrogénmolekuláiból. A turbinák működésének módosításával azonban jelentősen csökkenthető a turbinák nitrogén-oxid-kibocsátása.

A bal oldali fényképen a lángfront magas hőmérsékletét a koncentrált hőfelszabadulás adja, míg a jobb oldali fényképen az égés az egész tűzteret kitölti anélkül, hogy forró pontok alakulnának ki. (Forrás: BME)

A BME Égéskutató Csoportja Józsa Viktor docens vezetésével kifejlesztett egy módszert arra, hogy az égések során ne keletkezzenek ilyen forró helyek, és az égés egyenletes legyen az egész tűztérben. Elképzelésüket olyan légköri nyomású laboratóriumi kísérletekkel igazolták, amelyekben repülőgép-kerozint tüzeltek, és mérték a füstgáz NO, CO és CO2 koncentrációját.

 Az ELTE kutatói számítógépes szimulációkkal sikeresen reprodukálták a Műegyetem laboratóriumi kísérleti eredményeit, majd ugyanezzel a modellel kiszámították a keletkező NO, N2O és CO koncentrációját a füstgázban a tartózkodási idő és a nyomás függvényében.

A számítások megmutatták, hogy a repülőgép-gázturbinákban létre lehet hozni olyan körülményeket, amelyekkel elkerülhető a forró helyek kialakulása, ezáltal az égés egyenletesebbé válik, végeredményként pedig a füstgázban sokkal alacsonyabb lesz a három szennyezőanyag koncentrációja, mint a jelenleg használt gázturbinák esetében.