Экспериментальное исследование тонкодисперсного распыла перегретой воды

• Автор: Мариничев, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Высокоэффективные циклы ГТУ

1.2 Методы тонкого распыла и механизмы дробления жидкости

1.3 Методы определения дисперсионного состава факелов распыла

1.4 Выводы

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА

ИЗМЕРЕНИЙ

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Методика измерений
2.2.1 Размеры капель
2.2.2 Фото и видеосъемка
2.2.3 Термопарное зондирование факелов распыла
2.3 Выводы
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Дисперсионные характеристики факелов распыла
3.2 Фотосъемка процесса и визуальные наблюдения
3.3 Расходные характеристики форсунок
3.4 Термопарное зондирование потока
3.5 Шнурование факела распыла
3.6 Интенсификация взрывного вскипания
3.7 Выводы
4. ИНЖЕНЕРНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1 Основные практические результаты исследований
факелов распыла
4.2 Технологическая схема системы впрыска

4.3 Исходные данные и рекомендации для проектирования
системы впрыска перегретой воды
4.4 Эксплуатационные вопросы
4.5 Эксперименты на ГТУ
4.6 Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время наращивание мощностей стационарной энергетики осуществляется преимущественно путем ввода парогазовых установок (ПГУ), у которых КПД лучших образцов приближается к 60 %. В свою очередь, техникоэкономические показатели ПГУ в значительной мере определяются совершенством газотурбинной части комбинированного цикла, т.е. техникоэкономическими характеристиками газотурбинной установки (ГТУ). Одним из путей повышения характеристик ГТУ является переход к сложному циклу, в том числе использование промежуточного охлаждения (в общем случае, приближение к изотермическому сжатию). В этом случае снижается техническая работа сжатия в компрессоре ГТУ, на которую затрачивается от 40 до 60 % работы расширения газов в турбине, т.е. без потери мощности снижается температура газов на входе в турбину, что благоприятно сказывается на ресурсе ГТУ или появляется возможность повысить мощность ГТУ без снижения ресурса ее работы.
Промежуточное охлаждение воздуха в компрессоре обычно осуществляется в поверхностном охладителе, устанавливаемом в рассечку между ступенями компрессора. Другим вариантом промежуточного охлаждения сжимаемого рабочего тела (воздуха) является впрыск воды в виде капель на вход в тракт компрессора и/или его промежуточные ступени, когда испаряющиеся капли воды забирают тепло от воздушного потока, охлаждая его. Чтобы обеспечить полное испарение капель за время их пребывания в тракте компрессора (оно исчисляется миллисекундами), необходимо интенсифицировать их испарение. Эффективность процесса испарения зависит от удельной поверхности капель, т.е. поверхности, приходящейся на единицу объема (массы) вводимой жидкости, которая обратно пропорциональна диаметру капель. Чем меньше капли, т.е. чем тоньше распыл влаги форсунками, тем интенсивней теплообмен капель с охлаждаемым горячим воздухом и их испарение.

Рисунок 1.17- Истечение перегретой воды через специально спрофилированный насадок [45.1, 45.2]. а) конструкция насадка, в) Т0 = 210 °С, б) Т0 = 220 ч- 280 °С.
В работе [52] было подмечено, что для криогенных жидкостей таких, как н-пентана и фреон, объемное вскипание начинается значительно позже (7[/Гс > 0,9, см. рис. 1.16) чем для воды (Т(/Тс > 0,75, см. рис. 1.17). В этой же работе делается предположение, что режимы истечения воды через короткие насадки для температур 190 ч- 280 °С и > 310 °С соответствуют гетерогенному и гомогенному объемному вскипанию соответственно.