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:

Хайрулин Сергей Масхутович. Совершенствование теплового состояния жаровых труб и температурного поля на выходе высокофорсированных камер сгорания энергетических газотурбинных установок : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.12 : СПб., 2004 158 c. РГБ ОД, 61:05-5/709

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. Согласно прогнозам специалистов, в течение всего наступившего столетия органические виды топлива будут играть определяющую роль в выработке электрической и тепловой энергии во всем мире. При этом зарубежный и российский опыт показывает, что по технико-экономическим показателям альтернативы использованию топлива в комбинированных парогазовых установках сегодня нет и в ближайшие 30 лет не предвидится. В связи с этим в настоящее время наблюдается рост потребностей в высокоэффективных газотурбинных установках (ГТУ). Основным направлением по повышению эффективности ГТУ остается увеличение температуры газа на входе в турбину. Нынешний уровень температур газов перед турбинами 1100-1400С повысится у разрабатываемых ГТУ до 1500С.

В связи с повышением температуры газа перед турбиной актуальными остаются вопросы охлаждения жаровых труб (ЖТ) камер сгорания (КС) и получения температурного поля газа за КС с заданными характеристиками.

Существующие методы расчета температуры стенок ЖТ и оценки неравномерности температурного поля перед турбиной базируются на еще недостаточных опытных данных и не могут гарантировать получения достоверных результатов. Поэтому представляется актуальным разработка методов расчета, позволяющих уже на стадии проектирования ГТУ достаточно точно прогнозировать такие характеристики, как тепловое состояние стенки ЖТ, радиальный профиль и неравномерность температурного поля газа перед турбиной. С помощью таких методик можно значительно сократить трудоемкий и дорогостоящий процесс создания и доводки ГТУ. Кроме того, такие методики можно использовать для совершенствования рабочих характеристик уже работающих ГТУ, повышения их эксплуатационной надежности и ресурса.

Цель работы и задачи исследований:

Основная цель диссертационной работы заключается в улучшении рабочих характеристик (теплового состояния ЖТ и температурного поля газа на выходе) камер сгорания трубчато-кольцевого типа энергетических газотурбинных установок. Достижение поставленной цели связано с выполнением следующих задач:

  1. Экспериментальное изучение влияния параметров рабочего процесса и конструктивных особенностей КС, а также вида топлива на тепловое состояние стенки ЖТ и характеристики температурного поля газа за КС.

  2. Совершенствование методики расчета теплового состояния стенки ЖТ со струило-заградительной системой охлаждения.

  3. Разработка методики оценки неравномерности температурного поля газа на выходе из КС.

j сОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

2ГЯШ1

4. Разработка рекомендаций и их практическое применение для совершенствования теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа на выходе трубчато-кольцевой высокофорсированной КС энергетической ГТУ.

Научная новизна:

1. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления воздуха), вида топлива, а также конструктивных особенностей на тепловое состояние стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения трубчато-кольцевой камеры сгорания энергетической ГТУ при натурных и стендовых условиях работы.

  1. На основе теоретического анализа и опытных исследований получена обобщенная зависимость для определения степени черноты пламени в камерах сгорания, работающих на жидких и газообразных углеводородных топливах.

  2. На основе опытных данных уточнена эмпирическая формула по определению эффективной температуры излучения пламени применительно к исследованному типу камер сгорания.

  3. Предложена усовершенствованная в части определения теплового излучения продуктов сгорания методика расчета теплового состояния стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения, учитывающая влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления воздуха), вида топлива, а также конструктивных особенностей.

  4. Исследовано влияние параметров рабочего процесса (коэффициента избытка воздуха, давления), вида топлива, а также конструктивных особенностей на температурное поле газа на выходе из трубчато-кольцевой КС энергетической ГТУ при натурных и стендовых условиях работы.

  5. Получена эмпирическая зависимость для оценки относительной неравномерности температурного поля газа на выходе из КС исследованного типа, отличающаяся тем, что учитывает влияние давления в КС, влияние каждого ряда струй первичного и вторичного воздуха а также относительное распределение воздуха между фронтовым устройством, охлаждающими, дожигающими и смесительными отверстиями ЖТ.

Достоверность результатов и справедливость разработанных методик основывается на: надежности экспериментальных данных, полученных независимо друг от друга на стенде и на действующей ГТУ и хорошо согласующихся между собой и с данными других исследований, опубликованными в печати; хорошей воспроизводимости результатов опытов; совпадении результатов расчетов с опытными данными.

Практическая ценность. Разработанные методики расчета позволяют достаточно точно прогнозировать тепловое состояние стенки ЖТ камеры сгорания, оценивать неравномерность температурного поля газа за КС,

благодаря чему можно сократить трудоемкий и дорогостоящий процесс создания и доводки ГТУ. Полученные экспериментальные зависимости создают основу для совершенствования рабочих характеристик камер сгорания ГТУ, повышения их эксплуатационной надежности и ресурса. Личный вклад автора,

  1. Подготовка и проведение опытов.

  2. Обработка и анализ экспериментальных данных, получение эмпирических зависимостей.

  3. Разработка программ и методик расчета.

  4. Проведение расчетов и сравнение их с опытными данными.

  5. Разработка и внедрение модернизированной конструкции ЖТ на энергетической газотурбинной установке ГТЭ-150.

Автор защищает:

  1. Результаты экспериментальных исследований теплового состояния стенки ЖТ и температурного поля газа за КС, проведенных на стенде и на действующей ГТУ.

  2. Предложенный метод и расчетные формулы по определению теплового состояния стенки ЖТ.

  3. Предложенную методику оценки неравномерности температурного поля газа за КС.

Реализация результатов работы. На основе материалов настоящей работы филиалом ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге разработана и внедрена Модернизированная конструкция ЖТ камеры сгорания энергетической газотурбинной установки ГТЭ-150. Материалы настоящей работы использовались при расчете камер сгорания для разрабатываемых филиалом ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге энергетических газотурбинных установок ГТЭ-180, ГТЭ-65.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены: на VII Всероссийских туполевских чтениях студентов «Актуальные проблемы авиастроения» (Казань, 1996 г.); на XXXV Коллоквиуме по машиностроению «Turbomaschinen in Energieanlagen» (Дрезден, 2003 г.); на LI научно-технической сессии РАН по проблемам газовых турбин «Результаты и перспективы применения авиаприводных ГТУ и опыта их разработки в энергетике и промышленности» (Уфа, 2004 г.); на семинаре всероссийского научно-технического общества судостроителей ЦНИИ им. Крылова (Санкт-Петербург, 2004 г.); на семинарах научно-технического совета филиала ОАО «Силовые машины»- «ЛМЗ» в Санкт-Петербурге.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в четырех печатных работах и трех отчетах о НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, содержит 158 страниц текста, 65 рисунков, 10 таблиц и списка литературы из 92-х наименований.

Подобные работы
Гвоздев Владимир Михайлович
Совершенствование и развитие системы мониторинга технического состояния энергетических турбин
Веретенников Сергей Владимирович
Снижение гидравлических потерь в отрывном диффузоре камеры сгорания газотурбинного двигателя путем управления пограничным слоем
Митрофанов Валерий Александрович
Камеры сгорания газотурбинных двигателей (Математическое моделирование, методология расчета, концепция оптимального проектирования)
Абрашкин Валерий Юрьевич
Формирование полей температуры газа на выходе из камер сгорания малоразмерных ГТД
Мильтон Талавера Сото
Обеспечение экологичности камер сгорания газотурбинных установок, проектируемых на базе авиационных технологий
Иванов Владимир Викторович
Математическое моделирование, синтез и устойчивость процессов в камере сгорания газотурбинных двигателей и энергетических установок
Юн Александр Александрович
Исследование газопаротурбинной энергетической установки с двукратным подводом тепла в камерах сгорания и регенерацией тепла в газожидкостном теплообменнике
Носенко Сергей Егорович
Совершенствование технической эксплуатации теплообменных аппаратов судовой дизельной установки с их переводом на обслуживание по фактическому состоянию
Лежнев Лев Юрьевич
Улучшение топливно-экономических и экологических показателей двигателей внутреннего сгорания в составе комбинированных энергетических установок автотранспортных средств
Кочева Марина Алексеевна
Исследование опытно-промышленной установки по отбору теплоты фазового перехода продуктов сгорания природного газа

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