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:

Безухов Андрей Павлович. Теоретические и экспериментальные исследования струи водоструйного эжектора и их использование для совершенствования расчета его характеристик : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.12.- Санкт-Петербург, 2003.- 149 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3494-7

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СОДЕРЖАНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОСТРУЙНЫХ
ЭЖЕКТОРОВ 10

1.1 Основные сведения о водоструйных эжекторах конденсационных
установок 10

/././ Конструктивные элементы водоструйного эжектора 11

  1. Основные параметры водоструйных эжекторов / /

  2. Схемы включения водоструйных эжекторов на станциях.. 17

1.2 Методики расчета эжекторов 26

1.2.1 Математические модели процесса эжектирования воздуха

1.2.2 Величина угла раскрытия струи воды за соплом эжектора 29
1.2.3 Уравнения, используемые для определения рабочих
характеристик водоструйных эжекторов
31

1.3 Основные выводы 37

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И СПОСОБОВ
ИХ РЕАЛИЗАЦИИ НА ПЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ВОДОСТРУЙНЫХ ЭЖЕКТОРОВ 39

2.1 Физическое представление течения струи воды в приемной
камере эжектора 39

  1. Физическое представление течения струи воды в приемной камере эжектора 41

  2. Физическое представление процесса увеличения поперечного сечения струи воды на начальном участке 41

2.1.3 Физическое представление процесса захвата эжектируемого

воздуха на основном участке струи 44

2.2 Математические модели угла раскрытия струи и теоретической

рабочей характеристики водоструйного эжектора 45

2.2.1 Математическая модель угла раскрытия струи на

начальном участке 45

2.2.2 Математическая модель построения теоретической рабочей характеристики на основе распада струи на основном участке

23 Программный комплекс WaterAir-Jet для расчета угла раскрытия струи воды и теоретической рабочей характеристики водоструйного

эжектора 58

2.4 Основные выводы 60

3. РАЗРАБОТКА СТЕНДА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОСТРУЙНЫХ ЭЖЕКТОРОВ 63

3.1 Описание конструкции стенда 63

  1. Основные элементы и принцип работы стенда 63

  2. Схема водоструйного эжектора 64

  3. Многофункциональность стенда 69

3.2 Измерительная схема и приборы стенда 70

  1. Измерительная схема стенда 70

  2. Измерительные приборы стенда 72

  1. Методика проведения эксперимента 76

  2. Методика обработки экспериментальных данных 78

  3. Основные выводы 79

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАБОЧИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЖЕКТОРА 80

4.1 Значения углов раскрытия струи воды на начальном участке .... 80

4.1.1 Зависимость угла раскрытия от температуры рабочей воды

4.1.2 Зависимость угла раскрытия от количества

эжектируемого воздуха 82

4.1.3 Зависимость угла раскрытия от количества подаваемого с
рабочей водой воздуха
87

4.2 Рабочие характеристики 91

4.2.1. Характеристики полученные автором на

экспериментальном стенде 91

4.2.2. Характеристики полученные входе экспериментальных
исследований натурных и модельных эжекторов
97

4.3 Основные выводы 100

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101

ЛИТЕРАТУРА 103

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 112

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 121

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 126

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 134

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 137

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 140

Введение к работе:

Энергетика - одна из основных отраслей народного хозяйства страны. В России к 2010 году планируется ввести на ТЭС и АЭС 75... 80 млн. кВт новых энергетических мощностей. Из установленных мощностей выработало свой ресурс и требует модернизации и замены оборудование, дающее ежегодно 13,2 млн. кВт электроэнергии [26]. Основная часть этой электроэнергии вырабатывается конденсационными паротурбинными установками ТЭС и АЭС.

Надежность совместной работы конденсационной установки с входящим в нее водоструйным эжектором и паровой турбиной во многом определяет вырабатываемую мощность и экономичность работы всей паротурбинной установки. От рабочей характеристики водоструйного эжектора, как самого простого воздухоудаляющего устройства в плане производства так и в плане эксплуатации [21, 39, 41], зависят условия теплообмена в конденсаторе. Поэтому это оборудование должно бесперебойно работать на протяжении длительного промежутка времени. На сегодняшний день использование водоструйных эжекторов связано с широким кругом проблем:

в проектировании - методики расчета проточных частей эжекторов и их теоретических рабочих характеристик целиком базируются на эмпирических коэффициентах, относящихся к экспериментальным данным, полученным для конкретного диапазона параметров;

в эксплуатации - наблюдается размыв днища приемной камеры в месте соединения ее с камерой смешения.

Выше сказанное определяет важность и актуальность рассматриваемой темы диссертационной работы: «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУИ ВОДОСТРУЙНОГО ЭЖЕКТОРА И

ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАСЧЕТА ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК».

Цель работы заключается в создании математической модели раскрытия струи воды водоструйного эжектора, программы ее реализации для определения величин угла раскрытия при переменных режимах и, на этой основе, метода расчета теоретической рабочей характеристики односоплового эжектора на сухом воздухе в виде программного комплекса, обеспечивающего вариантные проектировочные расчеты оптимальных проточных частей без использования эмпирических коэффициентов.

Поставленная цель определила круг задач, решенных автором в рамках диссертационной работы.

В первой главе сделан обзор литературы по проектированию и эксплуатации водоструйных эжекторов конденсационных установок. Проведенный обзор выявил отсутствие данных о величинах углов раскрытия струи воды, вытекающей из сопла водоструйного эжектора, в диапазоне изменения давлений, который имеет место в конденсаторе. Приведенные в литературе расчетные теоретические рабочие характеристики при удалении сухого воздуха получены на основе эмпирических соотношений и для конкретных конструкций водоструйных эжекторов требуют экспериментального подтверждения.

Проведенный анализ опубликованной информации позволил не только критически осмыслить существующие точки зрения на механизмы захвата эжектируемого воздуха струей воды, но и представить новую собственную версию физической природы этого захвата, а также его математическую модель.

Во второй главе разработана математическая модель раскрытия начального участка струи воды за счет выделения в ее объем воздуха, растворенного до входа воды в сопло эжектора. В основу модели заложены фундаментальные законы сохранения в общепринятом математическом описании.

На основе принятых граничных условий и математической формулировки составлена математическая модель раскрытия струи воды, в которой отсутствуют эмпирические коэффициенты, согласовывающие эксперимент и расчет. Полученная система уравнений, описывающая модель раскрытия струи воды в приемной камере эжектора, решаемая методом последовательных приближений, реализована в программном комплексе WaterAir-Jet.

Предложена модель захвата эжектируемого воздуха в основе которой заложен распад струи рабочей воды в приемной камере эжектора. Сформулирована математическая модель теоретической рабочей характеристики на сухом воздухе односоплового водоструйного эжектора. В основе этих моделей лежит величина угла раскрытия струи воды в приемной камере эжектора. Расчет теоретической рабочей характеристики эжектора на сухом воздухе реализован в программном комплексе WaterAir-Jet.

Третья глава, посвящена описанию схемы экспериментального модельного стенда водоструйного эжектора. На стенде реализована визуализация процесса истечения струи воды из сопла в приемной камере эжектора.

Приводится разработанная методика проведения эксперимента, как для определения величин углов раскрытия струи воды, так и для снятия рабочей характеристики эжектора на сухом воздухе. Оценены погрешности измеренных величин, определяемых в ходе проведения экспериментальных исследований на модельном стенде водоструйного эжектора.

В четвертой главе представлены экспериментальные и расчетные данные по величинам углов раскрытия струи и рабочих характеристик, полученных на экспериментальном стенде и расчетом с помощью программного комплекса WaterAir-Jet.

Сравнение экспериментальных рабочих характеристик эжектора, полученных, как автором на экспериментальном стенде, так и другими исследователями, с данными расчетов программного комплекса WaterAir-Jet, указывает на достоверность полученных расчетных теоретических рабочих характери-

стик и позволяет без дополнительных экспериментальных исследований рекомендовать математическую модель теоретической рабочей характеристики и комплекс WaterAir-Jet для применения в проектировании и эксплуатации промышленных одноствольных водоструйных эжекторов.

В Заключении приведены основные результаты выполненных теоретических, экспериментальных и расчетных исследований и основные вытекающие из них выводы и рекомендации.

В Приложения выделены, представленные в текстовой, табличной и графической форме, основные результаты экспериментальных измерений и расчетов погрешностей приборов, а также внешний вид программного комплекса WaterAir-Jet.

Проведенная работа показала, что реализация предложенных моделей раскрытия струи рабочей воды и расчетной теоретической рабочей характеристики на сухом воздухе в программном комплексе WaterAir-Jet позволит: в эксплуатации предотвратить размыв днища приемной камеры эжектора; уменьшить объем экспериментальных исследований для уточнения рабочей характеристики эжектора; улучшить качество проектируемых эжекторов.

Достоверность результатов обеспечивается визуализацией процесса истечения струи рабочей воды из сопла эжектора, а также соответствием рабочих характеристик, полученных расчетом, опытным данным. При проведении опытов использовались проверенные стандартизованные приборы и методы измерения.

С точки зрения практической значимости и внедрения следующие результаты выполненной работы используются для проектирования и модернизации промьппленных водоструйных эжекторов в ОАО «ЛМЗ» и в учебном процессе:

величины углов раскрытия струи воды полученные автором в результате экспериментальных исследований;

методика расчета теоретической рабочей характеристики эжектора;

- программный комплекс WaterAir-Jet позволяющий существенно сократить затраты времени на проектирование водоструйных эжекторов и их последующую экспериментальную доводку, а так же повысить точность расчетов.

Подобные работы
Коновалов Роман Николаевич
Экспериментальные исследования расходных и динамических характеристик уплотнений для ступени с полным и парциальным подводом пара
Шевелев Денис Владимирович
Исследование физических особенностей течения рабочего тела и характеристик гидропаровой турбины
Цирков Максим Борисович
Совершенствование утилизационных ПГУ за счет использования парового охлаждения газовых турбин
Позднякова Анна Владимировна
Совершенствование характеристик и разработка методики расчета промежуточных калориферов лесосушильных камер
Пугачев Роман Викторович
Совершенствование методов расчета основных энергетических показателей и характеристик ветроэнергетики
Кирилин Юрий Васильевич
Совершенствование несущих систем фрезерных станков на основе их моделирования и расчета динамических характеристик
Пачковский Сергей Владимирович
Совершенствование методики расчета выгорания пылеугольного факела с учетом реакционных и температурно-временных характеристик процессов термообработки топлива
Кислин Борис Петрович
Исследование и разработка методики расчета характеристик программируемых средств сопряжения дискретных каналов с вычислительными комплексами сетей передачи данных
Сукачёв Юрий Александрович
Исследование энергетических соотношений, расчет выходных характеристик и оптимизация параметров балансовых электронно-механических часов
Щурская Тамара Всеволодовна
Разработка методов расчета и исследование электромагнитных и тепловых характеристик одностороннего линейного асинхронного двигателя с поперечным потоком

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