Фазовые превращения и деформации капель воды при их движении в трактах тепловых электрических станций

• Автор: Волков, Роман Сергеевич
• Шифр специальности: 05.14.14, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ И ПРОЦЕССАХ ДЕФОРМАЦИИ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТЕЙ В ГАЗОВЫХ И ПАРОВЫХ ТРАКТАХ

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ..

2.1. Планирование экспериментальных исследований

2.2. Экспериментальный стенд и методика исследований

2.2.1. Одиночные капли жидкости

2.2.2. Полидисперсный капельный поток жидкости

2.3. Методы исследований
2.3.1. Метод «Particle Image Velocimetry»
2.3.2. Метод «Interferometrie Particle Imaging»..
2.4. Оценка достоверности результатов экспериментальных исследований
2.4.1 Оценка погрешности определения скоростей движения капель
2.4.2 Оценка погрешности определения размеров капель
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ КАПЕЛЬ ВОДЫ, ДВИЖУЩИХСЯ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ ПРИ
РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ТЕПЛООБМЕНА
3.1. Определение основных характеристик процессов деформации капель жидкостей в газовых средах при различных условиях

теплообмена
3.2. Анализ интегральных характеристик испарения капель при различной начальной температуре воды
3.3. Влияние размеров капель воды на интегральные
характеристики их испарения при движении через
высокотемпературные газы
3.4. Влияние начальных скоростей капель воды на интегральные характеристики их испарения при движении через
высокотемпературные газы
3.5. Исследование закономерностей испарения капель воды с примесями солей
3.6. Анализ интегральных характеристик испарения неоднородных
(с твердыми инородными включениями) капель воды
3.7. Особенности испарения и перемещения капель воды во встречном потоке высокотемпературных газов
3.8. Теоретический анализ численных значений основных характеристик деформации и фазовых превращений водяных капель при движении в газовых средах
3.9. Рекомендации по использованию полученных результатов в энергетических технологиях и дальнейшему развитию
сформулированного в диссертации подхода
Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ , -
Современный электроэнергетический комплекс России включает почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт [1]. Общая установленная мощность электростанций в Российской Федерации достигает 220 ГВт. Мощность парка действующих электростанций по типам генерации имеет следующую структуру [2]: 21 % - гидроэлектростанции, 11 % - атомные электростанции и 68 % - тепловые электростанции (ТЭС). Наибольшее развитие и распространение в России получили ТЭС общего пользования, работающие на органическом топливе (газ, уголь), преимущественно паротурбинные. Общая установленная мощность теплофикационных энергоблоков составляет около 154,7 ГВт [2]. Эффективная работа ТЭС в целом зависит от слаженной работы всех агрегатов тепловой схемы [1-3]. Одной из важнейших задач в процессе производства электроэнергии ТЭС является поддержание на расчетном уровне параметров рабочего тела в пароводяном тракте. При этом наибольшие потери в системах оборотного водоснабжения наблюдаются при охлаждении в градирнях отработавшей воды [3].
Исследования проблемы повышения эффективности работы промышленных градирен проводятся особенно активно начиная с середины прошлого века [4]. В последние годы в связи с федеральными и региональными программами энергоэффективности и энергосбережения этому вопросу уделяется специальное внимание. Как правило, разрабатываются и вводятся в эксплуатацию новые типы градирен, предлагаются новые конструкции оросителей и распылительных форсунок, а также совершенствуются способы подачи воздуха и воды в рабочую область градирни [5-11]. Все перечисленные действия преследуют практически единственную цель - интенсифицировать процессы тепломассообмена между циркуляционной водой и охлаждающим ее воздухом при минимальных энерго- и ресурсозатратах [12-16].

К формированию аппаратной части современных диагностических систем, работающих на базе методов цифровой «трассерной» визуализации, предъявляются довольно высокие требования, как следствие, провести верные измерения без использования высокоточной и скоростной техники просто не представляется возможным. Так, в частности, основными элементами любой системы на базе панорамных оптических методов являются мощные лазеры и скоростные видео и фотокамеры.
Существуют несколько типов лазеров: импульсные и непрерывные. В качестве альтернативы лазерному излучению в ряде случаев также используются источники излучения на светодиодах. Применение непрерывных лазеров и светодиодных ламп имеет ряд недостатков, в частности это генерация длинных и маломощных импульсов и, как следствие, возможность их применения лишь для исследования свойств медленных (водяных) потоков с максимальным размером регистрационной области до 50х50 мм. Поэтому наибольшее распространение получили твердотельные импульсные NdtYAG лазеры. Применение таких устройств обусловлено генерацией большой энергии при очень малой длительности импульса. Как следствие, импульсные Nd:YAG лазеры в настоящий момент не имеют альтернативы и могут применяться для большинства задач и практических приложений.
В качестве камер для комплектации PIV систем, как правило, используются высокоскоростные (CMOS) либо кросскорреляционные (CCD). Выбор камеры обуславливается рядом требований, в частности: высокое разрешение матрицы, низкий уровень шума, высокая квантовая эффективность (чувствительность), широкий динамический диапазон, малая задержка между последовательными кадрами. Чувствительность и динамический диапазон данных типов камер имеют довольно близкие показатели. Однако, CMOS камеры, как правило, имеют более высокую скорость съемки, в отличие от CCD камер. Это позволяет фиксировать большие скорости потока среды при измерениях. Несмотря на это, зачастую в PIV системах используются именно CCD камеры, это обуславливается несколькими