Введение к работе
Актуальность работы Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов, .внедрение энергосберегающих технологий, а также использование вторичных энергетических ресурсов является наиболее важными направлением в развитии энергетической отрасли страны. Более простая в эксплуатации и обслуживании, обладающая меньшими массогабаритными характеристиками по сравнению с традиционными аналогами, взрывопожаробезопасная и не требующая прямого использования электроэнергии, струйная техника может не только успешно конкурировать с известными агрегатами, но и во многих случаях быть выгоднее их. Применение инжектора, как прибора использующего низкопотенциальную теплоту и обладающую возможностью, благодаря особенностям своей конструкции, создавать давление на выходе во много раз превышающее давление подводимого пара позволяет использовать инжектор для замены блока, состоящего из насоса и теплообменного аппарата (бойлера).
Целью работы является Разработка методики расчета пароводяного инжектора, позволяющая расчетным (аналитическим) путем определить и учесть параметры потока внутри его проточной части. Создать критерии оценки эффективности его работы с учетом процессов перераспределения энергии, происходящих внутри камеры-смешения. Получить зависимости между геометрическими параметрами и выходными характеристиками аппарата.
Основные задачи, решаемые для реализации указанной цели:
Произведена оценка современного состояния вопроса, определены основные направления развития инжекторов;
Разработана методика расчета параметров смеси по длине проточной части пароводяного инжектора с учетом входных и выходных параметров с определением возможности возникновения скачка уплотнения в инжекторах, спроектированных по данной методике.
Выполнен расчет и проектирование аппарата с использованием уточненной методики расчета пароводяных инжекторов;
Проведены испытания и исследования аппарата на предмет соответствия полученных расходно-напорных
характеристик расчетным и сделан вывод о достоверности методики расчета при проектировании аппаратов такого типа;
Созданы критерии оценки эффективности работы пароводяного инжектора с учетом входных и выходных параметров инжектора;
Получены зависимости между геометрическими параметрами и выходными характеристиками инжектора. Для решения этих задач требовалось:
разработать программу исследований инжектора;
исследовать работу пароводяного инжектора при различных положениях парового сопла, определить рабочее положение сопла, при котором выходные характеристики соответствуют заданным;
провести экспериментальные исследования инжектора в условиях завода ОАО Магнетон и дать рекомендации по использованию аппарата.
Научная новизна. Предлагается новая
усовершенствованная методика расчета, позволяющая рассчитывать широкий спектр пароводяных инжекторов. Разработаны новые критерии оценки эффективности работы пароводяного инжектора, позволяющие оценить степень эффективности перераспределения энергии рабочих сред, происходящих внутри инжектора. Получены новые экспериментальные результаты, выявляющие связь между относительной площадью водяного зазора, относительным давлением пара и выходными теплогидродинамическими характеристиками аппарата. Получены новые величины изменения параметров смеси по длине проточной части пароводяного инжектора.
Практическое значение. Аппараты, спроектированные по предлагаемой методике, будут гарантированы от возникновения эффекта скачка уплотнения в горловине диффузора. Полученные экспериментальные кривые можно использовать при решении конкретных теплоэнергетических задач производства с помощью ПВИ. Полученные зависимости между выходными характеристиками пароводяного инжектора и изменением величины относительной площади могут быть использованы при проектировании инжекторов подобного типа. Предложенные зависимости характеристик инжектора от входных параметров сред и изменения величины относительной площади водяного зазора дают возможность при
проектировании получить новые конструктивные соотношения, расширяющие диапазон характеристик аппарата. Полученные результаты могут быть применены для расчета и проектирования пароводяных инжекторов, использующих в качестве рабочего тела водяной пар низкого давления. Реализация в промышленности.
Применительно к условиям работы ОАО Магнетон установлен и исследован пароводяной инжектор системы ГВС, при расчете которого использовалась предлагаемая в данной работе методика. Прямой экономический эффект от замены блока насос-бойлер на пароводяной инжектор достигается за счет исключения потерь тепла через наружные поверхности подогревателей и конденсатопровода, а также за счет снижения потребления электроэнергии насосом. Помимо этого, существует дополнительный экономический эффект за счет снижения затрат на техническое обслуживние насосно-бойлерного блока (необходимость чистки бойлеров, ремонт насосов) . Срок окупаемости рассматриваемого в данной работе инжектора при его периодической работе составляет 14 мес. Результаты экспериментальных исследований использованы при проектировании пароводяных инжекторов в КБ струйной техники НП ПТБ "ЦИРКОН". Основные защищаемые положения:
методика определения параметров потока по длине проточной части камеры смешения пароводяного инжектора с учетом воздушной составляющей, использующая только входные и выходные характеристики аппарата.
исследование влияния величины относительной площади(отношение площади водяного зазора к площади горловины аппарата) водяного зазора на выходные характеристики аппарата
зависимости выходных параметров от изменения относительной площади и относительного давления пара.
результаты экспериментальных исследований аппарата, спроектированного по предлагаемой методике, при различных положениях парового сопла и при изменяющихся значениях входных параметров.
критерии оценки эффективности работы пароводяного инжектора с учетом процессов перераспределения энергии, происходящих внутри его проточной части.
экспериментальные зависимости между геометрическими характеристиками приемной камеры и выходными теплогидродинамическими параметрами инжектора.
Апробация результатов работы. Основные положения работы докладывались на научно-технической конференции, посвященной 200-летию ВВМИУ им.Ф.Э.Дзержинского в 1998г. По основным результатам исследований опубликовано: два научно-технических отчета, 5 тезисов докладов на научно-технических конференциях, опубликовано 4 статьи в Межвузовском сборнике научных трудов СПб ГТУРП.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 182 страниц машинописного текста, б таблиц,44 рисунка, библиографии, включающей 111 наименования и 42 страниц приложений.
