Введение к работе
Актуальность работы. Вопросы совершенствования теплотехнического оборудования атомных электростанция в той иди иной степени связаны с проблемок повышения эффективности диффузорішх каналов, которые яеляются неотъемлемой частью паровых и вла;шопаровых турбоустановок. Экономичность турбоустановок ео многом определяется характером течения пара именно на диффузорішх участках проточной части, где наиболее вероятно возникновение отрыва потока от стенок канала. Увеличение объемных расходов пара, характерное для современного теплотехнического оборудования АЭС,. влечет- за собой рост входной неравномерности параметров потока и уменьшение восстановительной способности диффузора.
Традиционные методы управления пограничным слоем в одних случаях связаны с добавочным подводом энергии к потоку, е других со значительным увеличением сопротивления канала.
3 связи с этим актуальной задачей является поиск таких мер предотвращения пли затягивания стрыЕа, которые Си в минимальной степени увеличивали сопротивление и эффективно меіпли характер течения х-лдкости в япїфузорішх каналах. Такая задача может быть решена путем применения на диффусорннх участках профильных поверхностей, расположенных в направлении движения жидкости.
Цель работы .
I.Теоретическое исследование на основе решения простейших задач целесообразности замени гладких поверхностей поверхностями с продольными канавками.
2. игре деление необходимых размеров продольных канавок на обтекаемых поверхностях, обеспечивающих их наиболее эффективное применение, н-п основе теоретических решений и анализа условий сохранения безотрывного течения на диффузорішх участках.
3.Экспериментальная опенка степени снижения потерь энергии при использовании указанных поверхностей на конксетннх элементах теплотехнического сбовулсвэния атомних электростанций.
- 4 -скорости на внешней границе впадины имеет место факт интенсивного увеличения полноты профиля скорости над выступами;
- получено, что наибольшая глубина продольных канавок для
достижения максимально возможного для безотрывного течения
продольного градиента давления не должна превышать 30
физической толщины пограничного слоя, а также сделан вывод о
необходимости выполнения канавок с постепенно увеличивающейся
глубиной;
разработана инженерная методика расчета пограничного слоя для произвольных каналов, экспериментальная проверка которой показала высокую сходимость результатов;
показано, что применение профильных поверхностей в высоконагруженных диффузорных каналах позволяет поднять предельно допустимый положительный градиент давления и снизить тем самым потери энергии на 10-20$;
проведены экспериментальные исследования зависимости коэффициента полных потерь профилированного диффузора от геометрических и режимных характеристик канала;
экспериментально получены зависимости профильных потерь в соплоеых лопатках с продольными канаЕками на спинках от геометрических размеров канавок, от режимных параметров канала;
- проведены экспериментальные исследования сопловых
лопаток с профилированными входными кромками.
Достоверность научных выводов и рекомендаций диссертации обосновывается использованием при экспериментальном исследовании диффузорных каналов известных, хоропо апробированных на практике методик, реализованных с помощью современных способов и средств измерений, правильность применения которых подтверждается хорошим совпадением полученных результатов с литературными данными, а также фактом надежного воспроизведения опытных данных, сопоставлением с данными других авторов и оценкой погрешности эксперимента.
Практическая ценность работы. Основные результаты работы, позволившие расширить диапазоны безотрывных режимов течения в диффузорах и решетках, внедрены на ГП "Калужский турбинный завод". Данные работы могут быть использованы при провктироваїгаи и расчете проточных частей теплотехнического оборудования АЭС.
Личный вклад автора.. Автором лично разработано и
выполнено следущее:
. I. Проведен обзор литературы и сделан анализ опубликованных данных.
2. Модернизирована экспериментальная установка для
проведения исследования эффективности профиліфовашшх
поверхностей, и создана экспериментальная модель для
исследования лопаточных аппаратов и диффузоров.
3. Теоретически решена задача о развитом течении вязкой
жидкости между двумя бесконечно длинными профильными
поверхностями, показано, что небольшие нарушения граничных
условий ведут к достаточно сильным изменениям в распределении
скоростей по всему каналу.
4. Исследованы условия возникновения отрыва потока в
диффузорных каналах, и на основании физической картины течения
и анализа сил, действующих в пределах пограничного слоя,
теоретически показана целесообразность замены гладких
поверхностей профилированными поверхностями с продольными
прямоугольными канавками.
5. Разработан инженерный метод расчета пограничного слоя
для- произвольных каналов, не требующий введения
экспериментальных корректирующих коэффициентов.
6. Проведены экспериментальные исследования структуры
потока в зоне дєйстеия продольных'канавок.
7. Экспериментально получены зависимости коэффициентов
полных потерь профилированных высоконагруженных диффузоров от
их режимных и геометрических параметров.
8. Экспериментально исследованы сопловые лопатки с
профильными поверхностями в области косого среза, а также с
треугольными прорезями на входных кромках.
9. Сделан анализ результатов исследований.
Апробация работы. Основные результаты работа докладывались на научно-технической конференции "Проблемы надежности, экономичности, контроля и диагностики энергетического оборудования и электростанций" (Москва, МЭИ, 1988 г.), на 3 Всесоюзной конференции молодых исследователей "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Новосибирск, 1989 г.), на Всесоюзной конференции "Некоторые проблемы создания и эксплуатации турбинного оборудования" (Свердловск, 1989 г.), на 7 Всесоюзной школе молодых
исследователей "Современные проблемы теплофизики" (Новосибирск, 1992 г.), на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава КГПИ км Н.Э.Циолковского (1989-1992 гг.), на газодинамическом семинаре кафедры паровых и газовых турбин (МЭИ,янЕзрь,1992 г.), на семинаре лаборатории теплофизики и термогазодинзмики (КГПИ, март,1992 г.).
Пу б лик агам. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 научных статьи.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии из 97 наименований и приложения. Объем работа: 120 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 2 таблицы и приложение на 17 страницах.
