Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Шевелев Денис Владимирович. Исследование физических особенностей течения рабочего тела и характеристик гидропаровой турбины : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.12 Калуга, 2007 142 с., Библиогр.: с. 130-135 РГБ ОД, 61:07-5/4387

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Основные обозначения 2

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1 Современное состояние вопроса. Обзор литературных данных и постановка
задачи 7

  1. Энергетическое использование вскипающих потоков 7

  2. Теоретические исследования и модели течения вскипающего потока 13

  3. Обзор методов экспериментального исследования двухфазных течений 25

  4. Результаты экспериментальных исследований вскипающих потоков 38

  5. Анализ работ и постановка задачи 53

ГЛАВА 2 Экспериментальное исследование особенностей истечения вскипающей
жидкости из сопл , 55

  1. Экспериментальная установка 55

  2. Геометрические характеристики исследуемых сопл 66

  3. Система измерения параметров рабочего тела 69

  4. Методика проведения эксперимента и обработки результатов испытаний 74

  5. Оценка погрешности измеряемых величин 76

  6. Результаты исследований 79

ГЛАВА 3 Теоретическое исследование характеристик ГПТ 96

  1. Расчетная схема 96

  2. Вывод зависимости окружного КПД ГПТ с учетом скольжения фаз. Расчетная характеристика ГПТ 98

ГЛАВА 4 Экспериментальное исследование характеристик ГПТ 103

  1. Тепловая схема гидропарового агрегата ГПА-10 в составе котельной 103

  2. Экспериментальное определение насосного КПД РК ГПТ 106

4.2.1. Методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных ..106

  1. Перечень измеряемых параметров 106

  2. Методика определения протечки рабочего тела через лабиринтное уплотнение 107

  3. Методика определения насосного КПД 109

4.2.2. Результаты обработки экспериментальных данных, оценка погрешности
определения насосного КПД 110

4.3. Экспериментальное определение характеристик ГПТ 111

4.3.1 Методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных... 111

  1. Перечень регистрируемых параметров 111

  2. Режимы испытаний 112

  3. Методика обработки экспериментальных данных 112

  1. Определение мощности и КПД гидропаровой турбины 112

  2. Методика приведения результатов эксперимента к расчетным условиям 115

  3. Оценка погрешности измеряемых величин 116

  1. Результаты обработки экспериментальных данных. Анализ результатов 121

  2. Сравнение теоретической и экспериментальной характеристик ГПТ 127

ВЫВОДЫ 128

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 130

Основные обозначения

р- давление, Па;

В - барометрическое даление, Па;

/ - температура, С;

G - массовый расход, кг/с;

F- площадь, м2;

х - степень сухости;

/ - длина, м;

Д d-диаметр, м;

с - абсолютная скорость, м/с;

w - относительная скорость, м/с;

h - теплоперепад, Дж/кг;

/ - энтальпия, кДж/кгК

s - энтропия, кДж/кгК

т - масса, кг;

р - плотность, кг/м3;

и - удельный объём, м3/кг,

у - угол раскрытия сопла;

ф - коэффициент скорости;

v - коэффициент скольжения;

л-кпд.

Индексы

-о.- -ex - значение величины на входе;

-вых - значение величины на выходе;

...і -значение величины на входе в сопло;

...2 -значение величины в конденсаторе

...s-параметры насыщения;

.. .т - теоретическое (расчетное) значение;

.. .ж - параметры жидкой фазы;

...„ар - параметры паровой фазы.

Введение к работе:

В настоящее время особую важность получила задача увеличения доли электроэнергии, вырабатываемой за счет нетрадиционных и возобновляемых видов энергоресурсов. Это связано, во-первых, с растущей стоимостью добываемого углеводородного топлива, и, во-вторых, с ратификацией нашей страной в 2004 году Киотского протокола по снижению выбросов парниковых газов в атмосферу.

Одной из составляющих комплексного решения данной задачи может быть полезное использование источников низкопотенциальной теплоты, например в виде воды с температурой 100—150С. Температура этого энергоносителя слишком мала для экономически оправданной реализации паротурбинного цикла. Альтернативой паротурбинному циклу в данном случае может стать гидропаровой цикл. Реализация его возможна несколькими способами.

Одним из возможных вариантов практической реализации гидропарового цикла является гидропаровая турбина (ГОТ) [б], работающая по принципу сегнерова колеса, которая отличается простотой схемы и конструкции, не требует предварительной очистки воды. Такие турбины могут быть использованы для привода генератора или вспомогательных механизмов на промышленных предприятиях и геотермальных полях, как в составе проектируемого энергокомплекса, так и самостоятельно.

Теория сегнерова колеса при течении в нем однокомпонентного рабочего тела без фазовых переходов хорошо известна и изложена в литературе. Однако в соплах гидропаровой турбины движется вскипающая вода, при этом разгон парокапельного потока сопровождается дополнительными потерями энергии, возникающими в результате взаимодействия фаз. Эти потери будут зависеть от структуры потока и размеров капель.

В литературе недостаточно сведений об особенностях течения вскипающей воды в соплах и структуре возникающего парокапельного

потока при параметрах, характерных для гидропаровой турбины. Кроме того, для определения КПД гидропаровой турбины требуется доработка классической теории сегнерова колеса.

Таким образом, актуальность выбранной темы диссертационного исследования определеляется необходимостью исследования особенностей течения вскипающей жидкости в соплах гидропаровой турбины и влияющих на ее эффективность и доработки классической теории реактивной турбины работающей по принципу сегнерова колеса для учета дополнительных факторов, связанных с течением двухфазного потока. Актуальность темы подтверждается соответствием разрабатываемой проблемы современной межвузовской научно-технической программе «Энерго- и ресурсосберегающие технологии добывающих отраслей промышленности», утверждённой приказом Министерства общего и профессионального образования России от 16 марта 1998 г. №717.

Целью диссертационной работы является исследование характеристик и структуры потока рабочего тела в элементах гидропаровой турбины, работающей по принципу сегнерова колеса; определение характеристик ГПТ с учетом особенностей, обусловленных наличием двухфазного потока; разработка рекомендаций по совершенствованию гидропаровых турбин.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

  1. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования течений вскипающей жидкости в соплах.

  2. Проведено визуальное исследование потока. Получены данные о развитии процесса парообразования, получены температурные поля.

  3. Получены теоретическая зависимость, учитывающая влияние эффекта скольжения фаз потока в соплах ГПТ на окружной КПД установки и оптимальное значение параметра и/с0.

  1. Экспериментально определён КПД радиального насоса в рабочем колесе ГПТ.

  2. Разработана методика тепловых испытаний ГПТ, получены экспериментальные характеристики гидропарового агрегата ГПА-10, проведён их анализ и сравнение с теорией. Даны рекомендации по повышению КПД этой энергоустановки.

Практическая ценность и реализация. Проведены тепловые
испытания гидропарового агрегата ГПТ-10, подтверждающие

работоспособность, простоту и надежность турбоустановки такого типа. Разработаны методики расчета характеристик турбины типа «сегнерово колесо», работающей на вскипающей воде.

На основании полученных при выполнении данной диссертационной работы результатов в ЗАО НПВП «Турбокон» разработана и изготовлена гидропаровая турбина мощностью 10 кВт.

Автор защищает:

  1. Результаты экспериментального исследования физических особенностей истечения вскипающей жидкости из сопел.

  2. Методику расчета и оптимизации гидропаровой турбины типа «сегнерово колесо», работающей на вскипающей жидкости, с учетом эффективности радиального насоса и коэффициента скольжения фаз.

  3. Методику и результаты тепловых испытаний гидропаровой турбины.

Достоверность и обоснованность полученных результатов. Достоверность результатов экспериментальных исследований подтверждается использованием точных приборов и тестовыми опытами с применением сертифицированных средств измерений. Достоверность полученных расчетных зависимостей подтверждается применением в процессе вывода фундаментальных физических и математических законов и методов, согласованием результатов расчета с экспериментальными данными.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:

пяти научно-технических конференциях, проводимых в КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана;

XII Всероссийской научно-технической конференции «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели» (Москва, 2004 г.);

XIV и XV Школах-семинарах по проблемам газодинамики и тепломассообмена (Казань, 2004 г.; Калуга, 2005 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ.

Подобные работы
Голдин Александр Сергеевич
Исследование сопл гидропаровой турбины при истечении жидкости с большим недогревом до температуры насыщения
Лунин Игорь Александрович
Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики
Веретельник Алексей Викторович
Исследование эффективности транспирационного охлаждения высокотемпературных газовых турбин
Чжэн Гуанхуа
Расчетно-экспериментальное исследование газодинамической и тепловой эффективности решеток высокоперепадных турбин
Комаров Олег Вячеславович
Исследования и одномерная оптимизация проточной части свободных силовых турбин с регулируемой первой ступенью приводных ГТУ и ГТД
Фичоряк Ольга Михайловна
Исследование и разработка способов повышения эффективности работы мощных теплофикационных турбин
Готовцев Андрей Михайлович
Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин
Яганов Александр Михайлович
Экспериментальное исследование влияния режимных факторов на вибрационное состояние и ресурс рабочих лопаток последних ступеней мощных теплофикационных турбин
Россихин Сергей Юрьевич
Разработка и исследование перфорированных экранов и их влияние на надежность и экономичность последних ступеней цилиндров низкого давления паровых турбин
Мосенжник Борис Юрьевич
Разработка и исследование конструкций направляющих аппаратов с устройствами для интенсификации дробления влаги в целях борьбы с эрозией рабочих лопаток последних ступеней мощных паровых турбин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net