Влияние неконденсирующихся газов на эффективность работы турбинной ступени

• Автор: Максимов, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние вопроса и постановка задачи исследования
1Л. Геотермальный теплоноситель и его особенности
1.2. Проблемы эксплуатации и особенности работы турбин
на геотермальном рабочем теле
1.3. Конденсация водяного пара при наличии в нем неконденсирующихся газов
1.4. Влияние неконденсирующихся газов на коррозию оборудования
1.5. Отложения, возникающие при использовании геотермального рабочего тела
1.6. Экологические и экономические аспекты удаления неконденсирующихся газов
1.7. Постановка задачи исследования
Глава 2. Экспериментальный стенд, методика проведения эксперимента и
оценка погрешностей измеряемых величин
2.1. Экспериментальный стенд и его конструкция
2.2. Тепловая схема экспериментального стенда и схема измерений
2.3. Проточная часть экспериментальной турбины и
методика исследований
2.4. Конфузорно-диффузорный канал, его конструкция и
система измерений
2.5. Оценка погрешностей измеряемых величин
Глава 3. Теоретический анализ влияния неконденсирующихся газов
на эффективность работы паровой турбины
3.1. Влияние неконденсирующихся газов на массовый расход
водяного пара и основные допущения
3.2. Влияние неконденсирующихся газов на парциальное давление водяного пара
3.3. Влияние неконденсирующихся газов на располагаемый теплоперепад и другие параметры
3.4. Влияние неконденсирующихся газов на вырабатываемую мощность
3.5. Влияние неконденсирующихся газов на потери энергии от
влажности паровой компоненты
3.6. Влияние неконденсирующихся газов на вырабатываемую мощность
с учетом конечной влажности паровой компоненты
3.7. Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования влияния неконденсирующихся
газов на работу турбоустановки
4.1. Выбор неконденсирующегося газа для эксперимента
4.2. Выбор параметров для проведения теоретического расчета и экспериментальных исследований
4.3. Теоретическое обоснование проведения эксперимента на турбоустановке
4.3.1. Изменение парциального давления
4.3.2. Изменение мощности турбины
4.4. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на турбоустановке
4.4.1. Влияние концентрации НКГ в паре на изменение
мощности турбинной ступени
4.4.2. Изменение относительного внутреннего КПД
турбинной ступени
4.5. Выводы
Глава 5. Экспериментальные исследования образования жидких пленок
при течении конденсирующегося пара в присутствии неконденсирующихся газов
5.1. Метод измерения локальной толщины жидкой пленки на
твердой стенке при расширении водяного пара
5.2. Исследование температурных характеристик твердой стенке
при течении водяного пара в присутствии НКГ
5.3. Образование жидкой пленки на твердой стенке при течении водяного пара в присутствии НКГ
5.4. Выводы
Заключение
Литература
Особенностью геотермальных станций является то, что процесс расширения геотермального пара в турбине начинается с линии насыщения. Геотермальный пар состоит из водяного пара и примесей (в том числе и неконденсирующихся газов), которые вступают в различные химические реакции как между собой, так и с водяным паром, тем самым образуя агрессивные среды. Наличие жидкой фазы (капель влаги) в геотермальном паре при его расширении в проточной части турбины приводит к увеличению потерь и, соответственно, к снижению экономичности и надежности турбоустановки, работающей на геотермальном теплоносителе.
Повышение цен на органическое топливо, применяемое в традиционной энергетике (нефть, газ, уголь), ограничение запасов и сложность транспортировки их в некоторые районы России требует развития нетрадиционных способов получения тепла и энергии. Расширение способов получения электрической и тепловой энергии в области геотермальной энергетики и их совершенствование вызывает интерес исследователей к проблемам, возникающим при эксплуатации геотермальных станций.
К настоящему времени как в нашей стране, так и за рубежом выполнены теоретические и экспериментальные исследования течений геотермального рабочего тела и его моделей в проточных частях энергетического оборудования. Однако, необходимо отметить, что не все вопросы раскрыты в полной мере.
Данная работа посвящена исследованию влияния на экономичность и надежность работы турбинных ступеней, работающих на водяном паре в присутствии неконденсирующихся газов, моделирующих геотермальный теплоноситель. Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре паровых и газовых турбин МЭИ (ТУ) применительно к турбинам влажного пара, работающим на геотермальном паре, содержащем неконденсирующиеся газы.

Экспериментальная турбина ЭТ-12 и одноименный стенд ЭТ-12 являются оригинальной экспериментальной установкой; её можно комплектовать вторым валом. Проточная часть экспериментальной турбины может быть сформирована из турбинных ступеней (от одной до 4-х ступеней) с различной высотой лопаток от 20 до 150 мм и средним диаметром от 250 до 600 мм. На первом валу размещена двухступенчатая турбинная ступень скорости со средним диаметром первого рабочего колеса 298 мм.
Для проведения экспериментов в данной работе использовался одновальный вариант проточной части турбины с регулируемым выхлопом в конденсатор (рис. 2.2). За турбиной был установлен конфузорно-диффузорный канал, представленный на рис. 2.10.
Корпус турбины, усиленный ребрами, состоит из двух частей и имеет горизонтальный и вертикальный разъемы. Передняя часть корпуса турбины включает в себя паровпуск и сопловую коробку. Внутри задней (выхлопной) части корпуса турбины расположена двухвенечная ступень скорости. К нижней половине задней (выхлопной) части корпуса турбины приварены два патрубка, через которые пар направляется в конденсатор. В верхней половине задней части корпуса турбины имеется технологическое окно, расположенное напротив рабочих лопаток; к окну приварен переходной участок, к которому, в свою очередь, присоединяется конфузорно-диффузорный канал.
Ротор турбины консольного типа установлен в подшипниках качения. Подшипники закреплены в специальной “плавающей” втулке, которая воспринимает осевые и радиальные усилия. Они позволяют проводить длительный эксперимент на оборотах до 10000 об/мин. Применение “плавающей” втулки позволяет измерять крутящий момент на роторе с учетом потерь трения в подшипниках.