Влияние впрыска воды в компрессор на характеристики газотурбинных энергетических установок

• Автор: Динь Тьен Зунг
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНА И СОКРАЩЕНИЯ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Испытание компрессора АЛ-21ФЗ установки МЭС-60 при впрыске воды во вход
и в проточную часть
1.2. Влияние испарительного охлаждения воздуха до входа в компрессор на
показатели работы ГТУ
1.3. Работа Слободянюка
1.4. Результаты испытаний модели компрессора ГТУ-
1.5. Исследование фирмы НйасЫ
1.6. Влияния впрыска воды на параметры работы установки ГТ-
1.7. Впрыск воды в компрессор ОЕЬМбООО
1.8. Влияние впрыска на параметры компрессоров установки ГТУ-
1.9. Испытания натурного агрегата ГТЭ-25 ТМЗ с впрыском воды в компрессор
1.10. Испытания ГТД М-90 с впрыском воды
Вывод
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА «ВЛАЖНОГО» СЖАТИЯ
2.1. Общая картина процессов и основные уравнения термодинамических параметров.
2.2. Движение капель в межлопаточном канале
2.3. Пленка воды на рабочей лопатке компрессора
2.4. Пленка воды на корпусе компрессора
2.5. Пленка воды на лопатках направляющего аппарата
2.6. Дробление жидкой пленки скоростным потоком
2.7. Испарение капель и пленки
2.8. Особенности поведения жидкой фазы в каналах центробежного компрессора
2.8.1. Особенность рабочего процесса в радиальных решетках
2.8.2. Параметры газового потока в канале РК
2.8.3. Параметры газового потока в диффузорах и ВУ
2.9. Методика расчета ступеней компрессора при вводе воды на вход
Вывод
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КОМПРЕССОРА ПРИ «ВЛАЖНОМ СЖАТИИ»
3.1. Расчетное исследование компрессора АЛ-21 разработанной методики
3.2. Количественное сравнение результатов расчета и опыта
Вывод

ГЛАВА 4. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГТУ С «ВЛАЖНЫМ» СЖАТИЕМ И РЕГЕНЕРАЦИЕЙ
4.1. Оценки ГТД-350 при работе по газопаровому циклу
4.2. Особенности работы осецентробежного компрессора ГТД-350 при впрыске воды
Вывод
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В условиях резкого сокращения прироста мощностей, критического состояния технического уровня энергооборудования электростанций и распределительных (тепловых и электрических) сетей, а также многократного повышения тарифов на электрическую и тепловую энергию, перспективным подходом к решению имеющихся проблем представляется развитие децентрализованного энергоснабжения предприятий промышленного, коммунального и сельскохозяйственного назначения. Суть подхода состоит в широкомасштабном внедрении в регионах эффективных энергетических комплексов умеренной мощности, размещаемых вблизи потребителей энергии. При этом существенным образом сокращаются потери тепловой и электрической энергии в магистральных и распределительных сетей. Таким образом, за счет фактической реализации концепции "распределенного" энергоснабжения, обеспечивается не только ощутимая экономия топлива и энергии, но и существенно повышается надежность энергоснабжения в регионе.
В настоящее время газотурбинные установки (ГТУ) находят все большее применение в энергетике. Перспективным направлением развития газотурбинной энергетики является использование конверсионных авиадвигателей. Это направление имеет как достоинства, так и недостатки. К достоинствам следует отнести высокий уровень совершенства авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), их малые массу и размеры, высокий уровень автономности, что делает их очень перспективными в классе мощности от нескольких мегаватт до 25...30Мвт. Быстро возводимая модульная конструкция газотурбинных электростанций делает их незаменимыми в чрезвычайных ситуациях. Однако наиболее очевидным их недостатком является достаточно невысокий уровень КПД - 0,25...0,36. В связи с этим актуальны вопросы повышения их мощности и термической эффективности. Одним из эффективнейших способов является впрыск воды в компрессор

м> =]с1]д2/3ц. (2.33)
При сходе пленки с лопатки образуется цилиндрический мениск с
диаметром, равным толщине пленки и периметром, равным практически
удвоенной ширине лопатки. Из равенства капиллярных сил силе
динамического давления движущейся со среднемассовой скоростью пленки
следует:
у2 = 4о/с1]д, тогда толщина пленки: д = (36о[х2/с1^2)
2.4. Пленка воды на корпусе компрессора
Водяная пленка на поверхности корпуса компрессора, образующаяся при разбрызгивании воды лопатками РК и сносе этих капель потоком газа в осевом направлении, подвергается воздействию скоростного потока вдоль оси при одновременном действии градиента статического давления, в общем случае, обратного направления.
Вязкостное течение пленки с учетом продольного градиента давления описывается уравнением одномерного движения [7].
/л/ сРих /(Зу2 - с1р /дх = 0, (2.36)
здесь ось х направлена вдоль потока, ось у - поперек пленки; их - осевая составляющая скорости пленки;
Ц1 - коэффициент динамической вязкости воды.
Граничными условиями служат условие прилипания жидкости к поверхности корпуса и воздействие на поверхность пленки толщиной 5 постоянного напряжения трения со стороны воздушного потока т„
У = 0, их = 0, х = 5, щс1сх/с1у = ,

(2.34)
(2.35)