Вихревой сепаратор для промышленных газотурбинных установок

• Автор: Яхнис, Валентин Александрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 177 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ВОЗДУХОПОДГОТОВКИ И КОНСТРУКЦИЙ ВОЗДУХОПОДГОТОВИГЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

ДЛЯ ГАЗВПЕРЕКАЧИВАЩИХ ГАЗОТУРБИННЫХ АГРЕГАТОВ

1.1. Атмосферный воздух, как рабочее тело ГТУ.

1.2. Определение минимально необходимой степени очистки циклового воздуха ГТУ.

1.3. Современные защиты ГТУ от атмосферных и промышленных аэрозолей.

1.4. Анализ конструкций и эффективности систем воздухоподготовки ГТУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ГТУ.

2.1. Обоснование выбора и разработка конструкции инерционного вихревого сепаратора

2.2. Предварительное обоснование конструктивных параметров ИВС и рационального диапазона
их вариации
2.2.1. Размеры вихревой камеры
2.2.2. Втулочное отношение
2.2.3. Относительная ширина щели отбора воздуха.
2.3. Общая методика исследования циклонных процессов и условия их моделирования
2.4. Схема экспериментального стенда и методика проведения опытов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ В ИВС.
3.1. Расчетная схема процесса
сепарации аэрозолей в ИВС
3.2. Математическая модель течения воздушного потока в ИВС
3.3. Математическая модель движения частиц аэрозолявсепарационной камере ИВС
3.4. Алгоритм математической модели и методика расчета эффективности ИВС.
3.5. Аналитический анализ возможности повышения производительности ИВС.
3.6. Результаты машинного эксперимента по определению степени сепарации монодисперс
ных фракций аэрозоля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ ПОТОКА И ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ ЧАСТИЦ В ИВС
4.1. Описание объектов исследования
4.2. Экспериментальное определение скоростных
полей в сепарационной камере ИВС
4.3. Гидравлические потери в элементах ИВС.
4.4. Экспериментальное определение зависимости степени сепарации узкодисперсных аэрозолей от конструктивных факторов
4.5. Экспериментальное определение зависимости
Стр.
степени сепарации .узкодисперсных аэрозолей от режимных факторов.
4.6. Экспериментальное исследование мероприятий по .увеличению ЭСЙЗКТИВНОСТИ очистки воздуха в ИВС
4.7. Экспериментальное исследование сепрации капель воды в ИВС
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1зз.
5. РАЗРАБОТКА и ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ БЛОЧНЫХ СЕРИЙНЫХ ИВС ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ ГТУ
5.1. Инженерная методика расчета ИВС.
5.2. Разработка и результаты испытаний блочных серийных конструкций ИВС для систем воздухоподготовки ГТУ
5.3. Разработка конструкций серийных СВ для различных условий эксплуатации ГТУ
5.4. О сочетании внешних и внутренних способов защиты ГТУ от воздействия аэрозолей и разработка автономной СВ на базе ИВС
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В первой главе проанализированы современные методы воздухоподготовки и работа существующих конструкций воздухоподготовительных устройств. На основании данных анализа произведена термодинамическая оценка эффективности применения различных типов СВ, обоснована целесообразность применения принципа совмещения процаров воздухоподготовки и ИВС и сформулированы задачи аналитических и экспериментальных исследований. Во второй главе даны аналитические обоснования конструктивных и режимных параметров ИВС, на базе которых разработаны конструкции экспериментальных образцов, методика исследования, условия моделирования и создан экспериментальный стенд. Третья и четвертая главы содержат результаты аналитических и опытных исследований газодинамики аэрозольного потока в ИВС, на базе которых разработана высокоэффективная конструкция ИВС. ИВС. Впервые получены данные о влияния электростатического поля и отскока частиц от стенок камеры на эффективность сепарации аэрозолей. Исследована возможность применения и даны рекомендации по модифицированию ИВС для улавливания жидких аэрозолей. В пятой главе приведены практические результаты исследований выбор оптимальныхзврактеристик ИВС, принципы рациональ ного проектирования СВ ГТУ на базе ИВС и результаты испытаний натурного образца серийного ИВС. Даны рекомендации цр проектированию автономных перспективных СВ и по рациональному сочата
нию очистки воздуха в ИВС с внутренними методами защиты ГТУ от воздействия аэрозолей. На основании проведенных исследований, на базе ИВС и с учетом рационального сочетания СВ и внутренних методов защиты ГТУ от аэрозольных воздействий разработаны конструкции серийных СВ и системы промывки компрессора для промышленных ГТУ типа ПШ6, ПН,ГУБТ и ГУБТ, изготовляемых на ПО Турбомоторный завод им. К. Ворошилова. Системы внедрены на КС Сысерть ПО Уралтрансгаз, ПО Кировский завод и приняты к внедрению на ПО Главгаготрансгаз и Криворожсталь. Годовой экономический эффект от ее внедрения составляет тыс. ГТН6 и свыше 0 тыс. ГУБТ. Предложена перспективная конструкция автономной СВ с ветродвигательным приводом вентилятора отбора воздуха. Атмосферный воздух, как рабочее тело ГТУ. Рабочим телом ГТУ является влажный атмосферный воздух, который рассматривают как смесь сухого1 воздуха и перегретого или насыщенного при 0 влажности водяного пара. С влагосодержание. В реальных природных условиях в воздухе содержатся переменные количества тврдых и жидких частиц, которые по современной классификации 6, 7 подразделяются на пыль, дал и туман. ГТУ, в общем случае должна определяться как сумма
Поэтому аэрозольность воздуха, поступаю
х частицы дыма имеют размеры в пределах от 5 мкм до субыик ронных доли микрона 7. Таким образом, атмосферный воздух, поступающий в ГТУ по принятой терминологии будем называть его цикловым воздухой , следует рассматривать как сложную аэродисперсную систему, состо ящую из трх разнородных фаз газовой влажный воздух, жидкой капли, образующиеся при конденсации или расплывании жидкостей и тврдой частиид диспергационного и конденсационного происхождения. Необходимость такого рассмотрения обосновывается теми воздействиями, которые оказывают азрозольность и колебания начальных параметров циклового воздуха на эксплуатационные характеристики термодинамической эффективности, наджности и долговечности ГТУ. Наличие аэрозолей приводит к интенсивному эрозионному износу лопаток и других деталей проточной части турбомашин, к образованию отложений на лопатках компрессора, а в ряде случаев и на лопатках турбины, в камере сгорания и регенераторе, вызывает обмерзание входного тракта, ВНА и 1й ступени компрессора, интенсифицирует процессы коррозии. Наиболее полный анализ воздействия аэрозолей на работу и наджность ГТУ проведен в работах 4, 6, 5. В этих работах показано, что при современномсостоянии очистки циклового Еоздуха ГГУ в зонах повышенной, высокой и интенсивной запыленности ресурс службы лопаток долговечность изза эрозионного износа уменьшается в раз, а в отдельных случаях возникают аварийные ситуации.