Разработка и исследование сепараторов со свободновращающимися осевыми рабочими колесами с целью повышения эффективности и надежности паротурбинных установок Бебнев Владимир Александрович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Обзор конструкций сепараторов и постановка задачи 12

1.1. Сепараторы-пароперегреватели И

1.2. Механические сепараторы 1\

1.3. Ступени-сепараторы для очистки газа

1.4. Ступени-сепараторы для влажнопаровых турбин 41

1.5. Ступени-сепараторы со свободновращающимися рабочими колесами 57

Глава II. Описание экспериментальных стендов и методика проведения эксперимента ?2>

2.1. Стенд для испытаний сепаратора свободнорращающимися рабочими колесами 75

2.2. Опытно-промышленная установка на Нововоронежской АЭС Ь\

2.3. Методика обработки результатов эксперимента

2.4. Методика определения дисперсности потока

2.5. Погрешности измерений

Глава III. Движение крупнодисперсной влаги в проточной части ступени-сепаратора, её осаждение и улавливание с отводом из основного потока рабочего тела 9Ь

3.1. Движение крупнодисперсной влаги в следе за напраляяющим аппаратом

3,2. Оценка ширины зоны проникновения крупнодисперсной влаги в канал рабочего колеса

3«3 Движение влаги по рабочим лопаткам ступени-сепаратора . 116

3.4. Оценка гидравлического сопротивления СВИС

Глава IV. Экспериментальное исследование сепарационной способности турбосепараторов с свободновра-щавдимися рабочими колесами 145

4.1. Испытание исходной схемы 1Д5

4.2. Эффективность сепарации влаги турбо-сепаратором о двумя рабочими колесами одного направления вращения (схема П). U49

4.3. Эффективность сепарации влаги турбосепаратором с одним рабочим колесом (схема ІУ) 554

4.4. Эффективность сепарации влаги турбосе паратором с двумя рабочими колесами разного направления вращения (схема У)

4.5. Эффективность сепарации влаги турбосе паратором с предвклоченным рабочим колесом ( схема Ш) 157

4.6. Опытно-промышленные испытания турбо-сепаратора на Нововоронежской АЭС 165

Глава V. Сравнение результатов эксперимента с расчетом 176

Заключение 194

Литература

• Ступени-сепараторы для влажнопаровых турбин
• Стенд для испытаний сепаратора свободнорращающимися рабочими колесами
• Движение крупнодисперсной влаги в следе за напраляяющим аппаратом
• Эффективность сепарации влаги турбо-сепаратором о двумя рабочими колесами одного направления вращения (схема П).

Введение к работе

В Основных направления, экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годн и на период до 1990 года, утвержден-ннт ХХУІ съездом КПСС, предусматривается обеспечение развития атомного машиностроения.

Причин уделения развитию атомной энергетики большого внимания много: во-первых, для многих стран мира и, в частности, европейской части СССР, ощущается нехватка органического топлива. В ряде случаев это топливо из-за добычи и транспортировки оказывается чрезвычайно дорогим.

Во-вторых, требования научно-технической революции и прогресс социального развития определяет существенный рост энергетики. Создание большого числа электростанций на органическом топливе связано с загрязнением окружающей среды. Строительство гидроэлектростанций имеет весьма ограниченные возможности. Для размещения АЭС не требуется больших площадей, загрязнения окружающей среды практически нет, стоимость строящихся АЭС почти равна стоимости строящихся ТЭС.

В- третьих, технический прогресс, укрупнение и стандартизация оборудования должны привести к сокращению стоимости строительства АЭС и ТЭС. Уже в настоящее время в зависимости от конкретных условий и цены на топливо стоимость I кВт.ч на отдельных АЭС ниже, чем на ТЭС. По [2] при удельных капиталовложениях ТЭС, ГЭС, АЭС 200; 350; 380 руб/кЗт, себестоимость электроэнергии соответственно равна 1,0; 0,05; 0,8 коп/кВт.ч.

В-четвертых, надежность АЭС и ТЭС в настоящее время находятся на одном уровне Следует отметить, что в атомной энергетике СССР предусмотрены четырехкратные меры защиты против радиоактивного выброса и загрязнений, опасных для человека и окружающей среды.

В-пятых, развитие атомной энергетики в определенной мере характеризует общий высокий научно-технический уровень потенциала страны, строящей АЭС и производящей для них оборудование.

Проблемы повышения экономичности и надежности турбин, работающих на влажном паре, особенно остро встали в последнее десятилетие в связи с бурным развитием атомной энергетики на базе водо--водяных и кипящих реакторов. Процесс расширения водяного пара в таких турбинах начинается, как правило, почти с линии насыщения и происходит в основном в двухфазной области. При этом в конце расширения до глубокого вакуума без промежуточного перегрева пар имел бы степень влажности более 20%, но её стремятся ограничить 12-15 . Уменьшение количества влаги в проточных частях повышает надежность и экономичность ВП турбин. Уменьшается эрозия вращающихся лопаток и неподвижных деталей. Снижается возможность заброса частоты вращения ротора турбины при резком уменьшении нагрузки и испарении пленок жидкости с поверхностей элементов турбин и перепускных патрубков. Уменьшаются нестационарные пульсации скоростей и давлений паровой фазы. Повышается экономичность ступеней, входных и выходных патрубков турбины. Для этого влага отводится непосредственно в ступенях турбины (внутренняя сепарация) и во внешних сепараторах, устанавдрграемцу между цилиндрами (внешняя сепарация). Применяется перегрев пара в СПП.

При внутренней сепарации в проточной части турбины, где течет влажный пар, предусматривается периферийное влагоулавливание за ШС, хотя в ЧВД оно менее эффективно, чем в ЧНД. При большой концентрации влаги у периферии предусматривается её отвод за НА. Очень эффективен отсос пара с большой концентрацией в нем влаги у периферии за РК в камеры отбора пара и затем - в систему ШПВ, В активных ступенях могут применяться небольшие раскрытия лопаток за счет подрезки бандажа у входных кромок РЛ для повышения сброса влаги в камеры,

В последних ступенях ЧНД турбины, где крупные капли наиболее эрозионноопасны, применяются, помимо указанных влагоулавли-вающих устройств, внутриканальная сепарация в полых направляющих лопатках и защитные покрытия входных кромок рабочих лопаток. Для этой ступени разрабатываются также эффективные сепарационно--испарителыше методы удаления и испарения влаги на направляющих лопатках с последующим дроблением и испарением крупных капель в аэродинамических следах за HI. Создаются эрозионноустойчивые профили РЛ. снижающие силу удара капель о входную кромку лопатки[5].

В качестве внешних широко применяются гравитационные, жалю-зийные, циклонные сепараторы и фильтры. Во внешних сепараторах степень влажности пара может быть уменьшена до 1%» Такой сепаратор обычно объединяют с промежуточным перегревателем (СПП), когда он требуется. В перегревателе пар высушивается и перегревается, благодаря чему снижается степень влажности в последних ступенях ЧНД [ Z ] .

Введение в систему внешнего сепаратора связано с гидравлическими потерями. Однако они невелики по сравнению со снижением потерь энергии от уменьшения влажности в ЧНД. В результате сепарации влаги повышается к.п.д. турбины. Кроме того, снижается эрозия последних ступеней турбины. Таким образом, сепарация влаги существенно повышает экономичность и надежность влажнопаровых турбин.

Конструкция СПП и применяемые для них материалы находятся в зависимости от типа реактора. Для активного пара требуется нержавеющая сталь.

СПП в мощных установках представляет собой большеобъемный аппарат, значительно усложняющий паропроводы и оказывающий сильное влияние на конструкцию турбины, так как им определяется оптимальное разделительное давление, а следовательно и число ступеней ИНД.

Другая важная особенность мощных влажнопаровых атомных турбин, связанная с высоким расходом пара и наличием СПП, - сравнительно большие внутренние емкости пара в турбинном агрегате и значительное количество влаги в пленках. За счет этих аккумуляторов энергии может происходить недопустимый разгон турбогенератора при внезапном сбросе нагрузки.

Следовательно, сепаратор и промежуточный перегреватель становятся важнейшими аппаратами установки. Их стоимость велика. В зависимости от особенностей установки она составляет до трети, а иногда и более стоимости влажнопаровой турбины. В связи с этим неуклонно должны совершенствоваться конструкции этих аппаратов и анализироваться принципиальная основа, на которой они создаются.

Одна из возможностей уменьшить размеры и стоимость сепараторов - перейти от стационарных к вращающимся конструкциям. Принцип действия вращающихся сепараторов основан на известном свойстве турбинных колес хорошо сепарировать влагу при малых окружных скоростях.

Сепарирующая способность ИС используется для создания ступеней, специально предназначенных для удаления влаги. Они выполнялись двух типов: в виде промежуточной ступени в проточной части

И многоступенчатой турбины, изготовлявшейся по предложениям МЭИ и КТЗ; в виде тихокодной ступени во вращающемся сепараторе ЛПЙ, размещаемом в трубопроводах или в СШІ.

В турбосепараторе ЛПЙ со свободновращающимся ИС используется принцип отвода влаги в периферийную влагоулавливающую камеру с рабочих лопаток при малых окружных скоростях при небольших скоростях потока. В свою очередь, конструкция ступени сепаратора МЭИ и КТЗ подразделяется на два подтипа: турбинная ступень-сепаратор с весьма высокой эффективностью влагоудаления, но имеющая пониженный к.п.д. по сравнению с обычными ступенями из-за специальных устройств, повышающих сепарацию влаги; турбинная ступень с повышенной сепарирующей способностью за счет некоторых конструктивных особенностей бандажей, имеющая практически такую же экономичность, как и обычные турбинные стуцени.

Основное достоинство ступеней-сепараторов с СВИС состоит в обеспечении высокого уровня коэффициентов сепарации (до 96-38$) при небольших затратах давления. Высокая эффективность сепарации достигается при малых окружных скоростях (по данным ЛПИ 3-50 м/с) за счет выполнения СВИС с малым относительным шагом лопаток, особых конструкций рабочих лопаток и влагоулавливающей камеры.  

Ступени-сепараторы для влажнопаровых турбин

Исследования такой рабочей решетки проводились при одновременном отводе влаги как в зоне входных, так и в зоне выходных кромок рабочих лопаток (рис.1.25, камеры I и 2). Суммарная эффективность влагоудаления остается практически неизменной. Опыты показали, что указанная турбинная С-С обладает более высокой сепарирующей способностью, чем обычные турбинные ступени.

Экономичность С-С сравнительно невысокая (рис.1.26). Это объясняется прежде всего потерями, вызванными увеличением осевого зазора, отрывом потока у корня, увеличением потерь на разгон влаги. Уменьшение осевого зазора ( 15г =0,372) позволило нес -колько повысить к.п.д. ступени-сепаратора.

Такая С-С может быть установлена в качестве промежуточной в проточной части или в конце ЦВД. Применение её может быть оправданным из-за удаления крупнодисперсной влаги и повышения к.п.д. и надежности последующих турбинных ступеней. Существенным преимуществом данной турбинной С-С является независимость суммарного коэффициента сепарации У от окружной скорости Ч

Эффективность влагоудаления РК в значительной степени определяется организацией движения влаги на входе во влагоулавливаю-щие устройства.

Исследование С-С со специальным бандажом [551, проведенные на экспериментальной турбине, подтвердили существенное повышение эффективности сепарации влаги (рис.1.27). С-С располагалась в проточной части после обычной турбинной ступени, снабженной развитой системой периферийной сепарации. На вход в С-С влажный пар поступал практически с реальным полем влажности и естественным рассогласованием скоростей фаз.

Первый вариант ступени отличался от обычных ступеней малым относительным шагом ( Ц = 0,35-0,47), профилем РЛ, обеспечивающем сброс влаги к периферии." Опыты проводились при постоянном отношении давлений на ступень. Анализ экспериментальных данных показал характерную особенность предложенной С-С — увеличение эффективности влагоудаления над РЛ с ростом XI/Со Полученные результаты по эффективности сепарации принципиально отличались от тех, которые были получены на обычных ступенях при равных числах Re и П fiij l. Для обычных турбинных ступеней с ростом окружных скоростей Активность влагоудаления падает и в зоне ОД 80 -- 100 м/с снижается в 5 раз и более. В приведенных опытах при изменении ІІ от 130 до 230 ц/с суммарный коэффициент сепарации не имел большого значения, но и не снижался (рис.1.28). Это является главным преимуществом этой С-С.

Второй вариант С-С был снабжен специальным влагоотводящим крышеобразным бандажом эжектирующего типа. На выпуклой поверхности РЛ были нанесены треугольные канавки глубиной 0,5-0,8 мм и примерно такой же ширины (рис.1.27). Влага, сброшенная с поверхности РЛ, движется под действием центробежных и аэродинамических сил по бандажу и сбрасывается через влагоотводящий канал в камеру А. Применение крышеобразного бандажа исключает отражение влаги от обвода над РК в поток пара, а также существенно уменьшает перетекание пара через радиальный зазор.

Общий уровень эффективности удаления влаги С-С с крышеобраз А9 ным бандажом и канавками находился в пределах 50-80 в зависимости от величины окружной скорости РК, начальной влажности и отсоса пара G- (рис.1.29). Наряду с весьма высокой эффективностью влагоудаления важным является факт роста коэффициента У с увеличением 11 (рис.1.29а). С ростом количества отсасываемого пара, т.е. с повышением скорости пара во входном канале периферийной влагоулавливагощей камеры, коэффициент сепарации возрастал (рис.1,296).

Важным является воцрос о переносе результатов модельных испытаний на натуру. Исследования влияния на сепарацию числа Re (плотности пара) показали существенное снижение коэффициента сепарации Ч с ростом числа fte и M=Ш (рис.1.29в). Это объясняется возрастанием силового взаимодействия на границе раздела между пленкой и паровым потоком с увеличением шютности пара, что приводит к повышению срывных явлений.

Одновременно с отводом влаги через камеру А проводились измерения количества отсепарированной влаги в камерах Б и В. Сепарация влаги в осевом зазоре (камера Б) была небольшой и значения коэффициента сепарации t не превышали 4 . С ростом окружной скорости Ш влагоудаление через камеру Б снижалось, т.к. размер капель за первой ступенью, вследствие дробления, уменьшался, а сброс влаги с входных кромок РЛ ограничен наличием бандажа. Низкие значения коэффициента t были получены и в камере В.

Стенд для испытаний сепаратора свободнорращающимися рабочими колесами

Эйюнтивность работы турбосепаратора зависит в основном от структуры влажнопарового потока на входе в аппарат и сепарацион-ной характеристики ступени. Для искрения влияния на результаты исследования моделирования газовой составляющей потока в качестве рабочего тела взят перегретый пар. Увлажнение осуществляется с помощью форсуночного впрыска питательной воды. Форсуночный впрыск отличается крупнодисперсннм распылом, особенно для форсунок центробежного типа ( „ 70 икм) [ Ц] . У форсунок центробек-но-пневматического и пневматического типа модальные размеры капель снижаются до 30-40 мкм, однако и в этом случае смесь крупнодисперсна. Для качественного совпадения характера движения аэрозоля в натурных и стендовых условиях необходимо обеспечить модальный размер капель порядка 5-Ю мкм. При условии форсуночного впрыска такие частицы могут быть получены методом отсечки (сепарации) крупнодисперсной составляющей спектра распыла, а также отводом с поверхности трубопроводов пленок влаги. Из теории центробежных форсунок известно, что размер диспергируемых частиц уменьшается при уменьшении вязкости и поверхностного натяжения жидкости, а также при увеличении давления подачи жидкости [jift] Поэтому в отличие от ранее проведенных в ЖПИ исследований Г L L 1 питательная вода в форсунки подавалась при давлении 20 кгс/сА

Принципиальная схема стенда для испытания турбосепараторов показана на рис. 2.1. Стенд содержит замкнутый паровой контур и разомкнутый контур питательной воды. Паровой контур включает в себя стопорные задвижки 1,5; расходомерную шайбу 34 , смеситель 22; кольцевой отсекатель пленки (рис.2.2) с мерным баком, рабочий участок 23; конденсатор 24; конденсатный бак 25; конденсатный насос 26; эжектор 27 с холодильником 28. В контур питательной воды входит теплообменник 21 для термостатирования жидкости, расходомерная шайба 47, центробежная форсунка, расположенная в смесителе 22, бак для замера отсепарированной жидкости 44. Рабочий участок расположен вертикально. Регулирование расхода влажного пара осуществляется задвижками 6, 7, а расход питательной воды - задвижкой 8,

Конструкция рабочего участка позволяет испытывать различные варианты кинематических схем турбосепаратора (рис.2.3). В схеме I - исходной (НА + PKj) (рис.2.За) и в схеме П (НА + PKj + ИС2) (рис.2.36) крупнодисперсная фракция отводится в EKj, а в схеме Ш (РК0 + +Н + PKj) - предвключенным РКKQ Все еК выполнены сво-бодновращающимися с относительной шириной лопаток /Dcp = 0,32.Предвключенное PKQ и РК2 установлены под углом 135, РКХ - под утлом 45, НА под углом 13.

Рабочие колеса имеют следующие конструктивные особенности, в отличие от испытанных в ДЛИ ранее [ l ]. нены из листовой нержавеющей в обойме (рис.2.5).

1. Лопатки НС, имеющие жалюзийный профиль (рис.2.4), выпол й стали толщиной 0,3 т , закреплены в О0ОЙМЄ ЦЮЛЛІ.

2. РК выполнено с бандажом 4, состоящим из двух ПОЛОВИН. Бандаж имеет кольцевую щель шириной I мм для отвода уловленной колесом влаги в периферийную влагоулавливающую камеру. Для интенсификации отвода влаги внутренняя поверхность бандажа выполнена наклонно.

3. Для предотвращения отражения влаги от внутренней поверхности бандажа на периферийную торцевую поверхность РЛ надете сетчатое кольцо 2.

РК вращается на двух шарикоподшипниках 7, установленных во втулке 6. Осевые зазоры в сепараторе выдерживаются с помощью распорных втулок.

Корпус сепаратора выполнен из двух половин с радиальным разъемом. При проведении испытаний с предвключенным РК0 предусмотрено проставочное кольцо для размещения в нем НА, а при испытаниях двух РК - разделительное кольцо. Корпус, проставочное и разделительное кольца в сочетании между собой образуют кольцевые улавливающие камеры.

Отсекатель пленки жидкости (рис,2.2) имеет одвиговое проходное сечение входного и выходного участков и большой угол наклона образующей щель стенки в сторону ядра потока для предотвращения срывных явлений.

Движение крупнодисперсной влаги в следе за напраляяющим аппаратом

Для определения эффективности сепарации С-С необходимо определить скорости взаимодействия капли с входными кромками рабочих лопаток. Наибольшее отклонение от безударного входа на РЛ наблюдается Б основном у капель, сосредоточенных в кромочных следах сопловых лопаток С-С, Разгон капель влаги радиусом L на основном участке кромочного следа, в частности, по его оси определяется переменной екороотью пара fita0= СІ где S - координата вдоль оси следа; п - коэффициент профильных потерь; - ширина вытекающей из сопл струн.

Формула Г Х.Степанова (3.1) связывает степень неравномерности скоростей пара по оси следа с геометрией канала и профильными потерями в решетке. Учет последних имеет большое значение, т.к. при работе сопловой решетки на влажном паре профильные потери заметно отличаются в сторону увеличения от потерь на перегретом паре. Как показали эксперименты, проведенные на стенде ПС-1 ЛШ (рис.3.1), дополнительные потери с ростом влажности и числа Мод значительно возрастали (рис.3.2). При испытаниях на двух различных решетках сопловых листовых лопаток с различными шагами и формой каналов в диапазоне чисел Мц для первой решетки 0,45-0,93; Re = 1.10 - 5.105 и начальной степени влажности ty = 2-3,5 , решеток: I- вентиль на подводящем паропроводе; 2 - вентиль на подводящем трубопроводе питательной воды; 3 - подогрев питательной воды; 4 увлажнитель; 5 - дроссель; 6 - участок для испытания приборов; 7 - пленкоуловитель; 8 - рабочий участок; 9 - мерные бачки; 10 - конденсатами насос; II -- циркуляционный насос; 12 - конденсатор; 13 - эжектор; 14 - мерные шайбы. а дая другой решетки - МCi = 0,86-0,87; h = 3.К5; ty 8-8,5 , возрастание профильных потерь при равных И и ц0 было примерно одинаковым [&] . Главные потери наблюдались в кромочном следе. В околозвуковых режимах потери возрастали примерно на 3-8 . У выпуклой стороны профиля - на 3-6 .

Образующиеся в кромочных следах капли не только дробятся и ускоряются потоком пара, но и могут преобретать вращательное дви- жение за счет пульсации пленки влаги при сходе её с лопаток НА. [Вб] . Это ооздает тодъемную юилу, ,ействующую юн аапли. .аким образом, капли как бы выталкиваются из кромочного следа в ядро потока и движутся по сложным криволинейным траекториям. Поэтому другой важной характеристикой следа является его ширина. Она может быть оценена по формуле [&f] &-./2.-Q.VK (3-2) где и - экспериментальные постоянные.

При сравнении теоретических и экспериментальных результатов обычно пользуются величиной b , Величина о , характеризующая ширину следа, есть расстояние от оси до точки следа, в которой отклонение скорости потока в следе от скорости невозмущенного потока вдвое меньше соответствующего отклонения на линии симметрии

Обработка экспериментальных данных показала, что в зоне закромочного следа экспериментальные постоянные изменяются в следующих пределах:

В общем случае при движении в паровом или газовом потоке на каплю действуют аэродинамическая, массовая силы (тяжести, реак 1ot тивная Мещерского, электромагнитного поля и др.), от градиента давления и температуры в потоке и ряд других параметров. Для практических расчетов по оценке эффективности сепарации или эрозионного износа достаточно учитывать только аэродинамическую силу ["jM Поэтому уравнение движения крупнодисперсной капли радиусом Ці по оси кромочного следа лопаток НА имеет вид: где: С ІЦ ДляКїц. ОТ 4 ДОЮ3 принимают

Оценка скорости движения капли вдоль оси следа может быть проведена решением на ЭЦВМ уравнения (3.3) с учетом изменения скорости пара в следе НА. Интегрирование уравнения (3.3) с учетом (3.1) в конечном выражении относительно скорости капли Cj не вы Г ""і полнимо. Расчеты показывают [68J, что отношение скоростей пара С±с(t/ С± по оси следа лопаток НА интенсивно изменяется от О до 70-80 в пределах 15-20 пути S до кромок НС. На остельном от резке зазора отношение скоростей пара растет в пределах 10-12 . Для упрощенных расчетов, точность которых вполне достаточна при рассмотрении статистических процессов движения полидисперсной вла ги в осевом зазоре, разгон капли по оси следа может быть оценен в результате интегрирования уравнения движения капли (3.3) от S== до

Эффективность сепарации влаги турбо-сепаратором о двумя рабочими колесами одного направления вращения (схема П).

С целью определения оптимальной схемы проточной части тур-босепаратора с СВИС были испытаны следующие варианты: схема I -исходная (НА + HCj), схема П (НА + HCj + ИС2), схемаШ НХ + + НА + ИСз), схема 1У (PKj), схема У (ИС + Ш2).

При определении эффективности сепарации влаги С-0 с искусственным увлажнением важно, чтобы в ступень вместе с потоком пара поступала только впрыснутая через форсунки влага, расход которой известен. В противном случае коэффициент сепарации Ч будет завышен за счет пленочной влаги, текущей по стенкам подводящего трубопровода. Поэтому в проведенных экспериментах пленка отводилась кольцевым отсекателем пленки. Эффективность работы кольцевого отсекателя измерялась в допольно широком диапазоне изменения скорости пара на входе в С-0 (рис.4.1). Из приведенного графика видно, что с увеличением расхода пара повышается температура стенки паропровода и количество влаги в пленке уменьшается.

Испытания схемы I проводились в широком диапазоне изменения скорости (расхода) пара Сп (рис.4.2.) и влажности (рис.4.3). Минимальный расход пара выбирался из условия получения числа оборотов РК ступени, которое достаточно точно замерялось частотомером, и составил 50 кг/час, что соответствует скорости пара на входе в сепаратор около 2 м/с ( рис.4.2), а максимальный - ограничивался предельным числом оборотов подшипников и составил 350 кг/час ( Сп = 15 м/с).

Эффективность сепарации влаги с изменением окружной скорости сепарирующего колеса и начальной влажности меняется в пределах 80-85 , причем с увеличением окружной скорости максимум коэффициента сепарации сдвигался в сторону меньших влажностей (рис.4.3). Наибольшая эффективность сепарации получена при окружной скорости Ч\{= 14,5 м/с и равнялась 97$. Диапазон влажностей, при котором коэффициент сепарации был больше 90 , достигал 27$. Дальнейшее увеличение влажности до 35$ приводило к снижению коэффициента сепарации до 80$. При окружной скорости 23 м/с этот диапазон влажностей составил 20 , а при И = 36 м/с только 7,5$. Увеличение окружной скорости достигалось увеличением расхода а следовательно скорости пара. С ростом влажности увеличивалось количество влаги осевшей на профильную поверхность РЛ.

Увеличение скорости пара и толщины пленки с одной стороны приводило к срыву влаги с поверхности, а с другой стороны к разгону капель и разбрызгиванию влаги из пленки при попадании их на поверхность ВЛ (рис.4.4). Эти факторы приводили к снижению коэффициента сепарации и достижению максимальной эффективности с увеличением "Ц при меньшей влажности. При малой начальной влажности количество осевшей влаги на профильную поверхность РЛ мало и эффективность сепарации не зависила от окружной скорости (рис.4.5), При увеличєінии влажности до 9 над аэродинамической силой начинала преобладать центробежная и эффективность сепарации резко возрастала и достигала 96-97 , оставаясь постоянной в широком диапазоне изменения окружной скорости. Затем при достижении " = 40 м/с начинал сказываться эффект разбрызгивания и срыва влаги с поверхности пленки и эффективность сепарации снижалась. При допустимых влажностях в конце процесса рас ширенияЦВД турбин АЭС СУ 15 ) снижение эффективности сепарации наступало при 4 30 м/с. Схема I эффективно сепарировала влагу начиная с Чо =5 , окружные скорости при этом не должны превышать величины 25-30 м/с.

Испытание схемы П проводилось параллельно со схемой I, поэтому пределы изменения расхода (скорости) пара остались прежними. Второе рабочее колесо вращалось в ту же сторону, что и первое колесо, но с большей частотой вращения рис.4.2. Частота вращения определялась величиной вращающего момента развиваемым ступенью. Вращающий момент, оцененный по формуле Эйлера ДМ&Д(Нпiщ-flCau) в РК2 больше, поэтому оно и вращалось с большей частотой вращения ШсЛ.2). На рис.4.6 показана зависимость эффективности сепарации первого и второго ГК, а также суммарная эффективность схемы П в зависимости от начальной влажности. Эффективность сепарации РК2 несколько ниже, чем у PKj. Это объясняется меньшей влажностью и, по-видимому, дисперсностью на входе в РК2. Суммарная эффективность определялась в основном эффективностью HCj. Отличительной чертой ШС2 являлось то, что оно начинало сепарировать влагу начиная с I-2$ с одинаковой эффективностью, что и первое колесо (рисЛ .7). Если у РКт при влажности Уо =5 и = 35 м/с эффективность сепарации составляла 72-73 , то у ШКо при окружной скорости Щ= 30 м/с тот же уровень сепарации при влажности Уо2 1,5$. Высокий уровень сепарации РК2 при малых влажностях объясняется радиальным подъемом влаги, щейся по профильной поверхности лопаток НСj.