Совершенствование противообледенительной системы воздухозаборного очистительного устройства газотурбинной установки типа ПС-90, эксплуатируемой в наземных условиях

• Автор: Словиков, Станислав Васильевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ОБЛЕДЕНЕНИЯ
ВОЗДУХОЗАБОРНОЕО ОЧИСТИТЕЛЬНОЕО УСТРОЙСТВА
ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
1.1 Характеристика атмосферного воздуха
1.2 Вода в атмосфере
1.3 Причины обледенения воздухозаборного очистительного
устройства газотурбинной установки
1.3.1 Температура атмосферного воздуха
1.3.2 Влажность атмосферного воздуха
1.3.3 Водность атмосферного воздуха
1.3.4 Термо-газодинамические процессы в воздушном потоке по тракту входного устройства газотурбинной установки
1.4 Погодные условия, способствующие обледенению воздухозаборного очистительного устройства газотурбинной установки
1.4.1 Характеристика туманов, как фактора возникновения обледенения
1.4.2 Анализ климата в отдельных регионах использования ГТУ
1.5 Анализ используемых конструкции ВОУ ГТУ
1.5.1 Описание конструкции ВОУ ГТУ без козырьков
1.5.2 Конструкция ВОУ ГТУ ПС
1.5.3 Конструкция ВОУ с увеличенным козырьком
1.5.4 Конструкция ВОУ с применением фильтров-кассет
1.6 Постановка задачи исследования процесса обледенения
ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ
ГЛАВА 2 ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ВОЗДУХОЗАБОРНОГО ОЧИСТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ СТАЦИОНАРНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ В
УСЛОВИЯХ ОБЛЕДЕНЕНИЯ

2.1 Анализ условий течения воздуха по воздушному тракту
2.1.1 Анализ параметров течения воздуха по воздушному тракту
2.1.2 Критерии подобия в проектировании процесса течения воздуха по ВОУ ГТУ
2.2 Уравнение инерционного движения капли и его критерий подобия
2.3 Обледенение конструктивных элементов воздухозаборного очистительного устройства
2.4 Определение основных температурно-влажностных условий обледенения мультициклонов в устройстве подготовки воздуха ГТУ
2.4.1 Сепарация водности в фильтрах типа «циклон»
2.4.2 Температурные границы обледенения
2.4.3 Граничные значения влажности воздуха
2.4.4 Критические значения водности
2.5 Оценка влияния негерметичности конструкции ВОУ на процессы обледенения
ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЛЕДЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОУ ГТУ
3.1 Математическая модель обледенения элементов самолета
3.2 Моделирование газодинамических процессов многофазной вязкой среды
3.3 Физическая модель процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.4 Математическая модель процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.5 Численная реализация физико-математической модели процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.6 Проектирование расчетной области

3.7 Программная реализация физико-математической модели газотермодинамических процессов в воздушном тракте ВОУ
ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОУ ГТУ
4.1 Разработка инженерных мероприятий обеспечивающих повышение эффективности ПОС ВОУ ГТУ
4.2 Результаты исследования входного устройства ВОУ ГТУ
4.2.1 Мультициклонная система фильтрации
4.2.2 Система фильтрации на основе фильтров-кассет
4.3 Использование решеток как средства снижения водности на входе в ВОУ
4.3.1 Методика расчета конструкции решеток
4.3.2 Расчет эффективности использования решеток
4.3.3 Расчет времени работоспособности решеток
4.4 Способ борьбы с обледенением предфильтров
4.5 Результаты исследования областей возникновения обледенения
ВОУ ГТУ
4.5.1 Область камеры фильтров тонкой очистки
4.5.2 Основная камера всасывания ВОУ
4.6 Расчет и совершенствование ПОС ВОУ ГТУ
4.6.1 Расчет ПОС при применении решеток
4.6.2 Совершенствование ПОС при использовании в ВОУ фильтр-
кассет
4.7 Инженерная методика оценки эффективности ПОС ГТУ
ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список

Для решения этих уравнений необходимо учитывать связь между временем пребывания капель на отдельных участках всасывающего тракта и скоростью движения воздуха по ним или между длиной участков, их сечением и объемным расходом воздуха.
Решение задачи можно осуществить путем разбивки всасывающего тракта на участки с возрастающей скоростью и решения уравнений для этих участков методом последовательных приближений.
В случае движения воздуха по воздушному тракту ВОУ, пересыщения происходить не будет, так как скорость воздушного потока низка и всегда есть вблизи стенки, на которых и возникает конденсация.
Существуют два вида конденсации: капельная и пленочная. Капельная -это когда конденсат оседает в виде капель. Пленочная - когда на поверхности образуется сплошная пленка жидкости. Вид конденсации зависит от типа поверхности стенок воздушного тракта, если конденсат не смачивает поверхность, то конденсация будет капельной, если смачивает -пленочной. В настоящее время при изготовлении воздушных трактов используются смачиваемые поверхности. Таким образом, мы будем рассматривать модель пленочной конденсации на поверхности.
Но непосредственно сам процесс обледенения связан не даже столько с конденсацией, сколько с кристаллизацией воды.
Процесс кристаллизации переохлажденной воды в основном исследовался учеными в связи с метеорологической важностью этого процесса. Обзор работ по гомогенной и гетерогенной нуклеации кристаллов льда сделан в работе EJ. Langham, B.J.Mason «The heterogeneous and homogeneous nucléation of supercooled water.» [99].
Переохлаждение воды с последующей кристаллизацией изучалось для отдельных капель на несмачиваемых твердых поверхностях в работах таких зарубежных исследователей как, H.J. Nordwall, L.A.K Staveley, D.G. Thomas [101,104].