Разработка и реализация методики определения параметров жидкой фазы влажно парового потока в элементах проточных частей турбомашин

• Автор: Тищенко, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Содержание
Введение

Г лава 1. Обзор литературных данных

1.1. Характер распределения крупнодисперсной влаги в последних

ступенях турбин

1.2. Краткий обзор экспериментальных методов определения характеристик жидкой фазы

1.2.1. Определение размеров капель

1.2.2. Определение скоростей капель

1.3. Структура капельной среды за сопловыми решетками турбины

1.3.1. Области проявления эрозионно-опасной влаги за сопловой решеткой

1.3.2. Влияние режимных параметров на характеристики жидкой фазы за сопловой решеткой турбины
1.3.3. Характер течения водяной пленки на поверхностях лопатки
1.3.4. Срыв водяной пленки с выходной кромки лопатки
1.4. Механика движения крупнодисперсной влаги в проточных частях
турбомашин
1.4.1. Силы, действующие на частицу в потоке газа
1.4.2. Моделирование течения влажного пара
1.4.3. Движение крупнодисперсных частиц в межлопаточном сопловом
канале
1.5. Современные методы исследования скоростных характеристик потока
1.6. Постановка задачи на исследование
Глава 2. Экспериментальный стенд, модели и методика исследований
2.1. Методика экспериментальных исследований
2.1.1. Тепловая схема экспериментальной установки
2.1.2. Система пневмометрических измерений ИВК МІС-300М
2.1.3. Прибор теневой автоколлимационный ИАБ-
2.1.4. Система лазерной диагностики потоков «Полис»
2.1.5. Измерение размеров капель с помощью метода инерционного осаждения
2.1.6. Рабочая часть и исследуемые объекты
2.1.7. Методика измерения параметров течения влажно парового потока
2.2. Методика расчетных исследований
2.2.1. Математическая модель расчета

2.2.2. Расчетные схемы исследуемых объектов
2.2.3. Порядок проведения численного моделирования
Глава 3. Разработка методики бесконтактного определения средних
размеров крупной влаги
3.1. Уравнение движения капли в потоке
3.2. Алгоритм определения средних размеров капель вдоль траекторий
3.3. Разработка методов пост обработки мгновенных полей скоростей в
условиях двухфазного потока
3.4. Расчет траекторий капель по осредненным векторным полям
3.5. Модификация математической модели расчета влажнопарового потока
в CFD коде Ansys Fluent
3.5.1. Модель турбулентности
3.5.2. Свойства воды и водяного пара
3.6. Верификация CFD кода Ansys Fluent
3.6.1. Течение перегретого пара в сопле Лаваля
3.6.2. Течение влажно парового потока в изолированной сопловой решетке
3.7. Апробация методики бесконтактного определения средних размеров капель .
Глава 4. Влияние режимных параметров на характеристики жидкой фазы за сопловой решеткой
4.1. Особенности распределения капельных потоков за сопловой решеткой
4.2. Характеристики крупнодисперсной влаги за сопловой решеткой
4.3. Влияние р на характеристики капель за сопловой решеткой
4.4. Обобщенные характеристики крупнодисперсной влаги за сопловой
решеткой
Выводы по работе
Список используемой литературы

Введение
На данный момент энергетика является основополагающим базисом для развития всех областей жизнедеятельности человеческой цивилизации. Основная часть выработки электроэнергии в мире приходится на тепловую и атомную энергетику. Несмотря на громадный опыт, накопленный за более чем столетнюю историю эксплуатации электростанций, на данный момент остается острая необходимость в повышении эффективности и надежности основного оборудования ТЭС и АЭС.
Одним из элементов тепловой схемы электростанции, в котором существует высокий задел для совершенствования, является паровая турбина и в особенности последние ступени ЦНД. При этом характер течения среды в этом участке проточной части турбины до конца не изучен ввиду сложности протекающих газодинамических процессов. В первую очередь это связано с наличием дискретной среды в потоке влажного пара, что приводит к интенсификации большого количества процессов термодинамического и механического взаимодействия. О них на данный момент имеются довольно подробные фундаментальные представления, однако их прикладное применение к конкретным инженерным задачам порой оказывается невозможным. Таким образом, подробная картина течения трехмерного двухфазного потока в последних ступенях до сих пор не построена.
Основной целью повышения экономичности и надежности паровых турбин является минимизация негативных эффектов, проявляющихся при течении многофазной среды — безвозвратные потери кинетической энергии, а также эрозионные процессы разрушения рабочих лопаток. Для решения этих непростых задач был проведен ряд мероприятий (сепарация влаги из проточной части турбины, использование новейших материалов и наплавок и так далее), которые позволили существенно повысить характеристики турбоагрегатов. Не смотря на это, исследования в области влажнопаровых потоков и попытки доработки конструктивных особенностей последних ступеней продолжаются и по сей день.

Рисунок 1.23.
Отражение влаги в сопловом канале
Рисунок 1.24.
Потоки воды на спинке сопловой лопатки
Волновой характер течения пленки, с которым в первую очередь связаны выше описанные процессы срыва и отражения капель в межлопаточном канале,