Исследование течений в каналах выходного тракта ЦНД паровых турбин Зин Еддин Хайссам

Введение к работе

- з -

Актуальность работы. Сегодня, когда опасность энергетического кризиса в своей фундаментальной основе осознана, в практической деятельности зачастую отсутствует понимание в необходимости учета кажущихся второстепенными причин его ускорения. Это относится и к проблемам энергетического оборудования, участвующего в процессе преобразования энергии различных видов топлива в электрическую.

Среди такого оборудования один из функционально основных и совершенных по своей экономичности и надежности агрегатов -энергетическая паровая турбина. Вместе с тем, при достаточно шсоком уровне отработки проточной части современных паровых турбин, выходные патрубки их цилиндров низкого давления (ЦНД) являются неиспользованным резервом существенного повышения экономичности турбоустановок. Следует признать, что они по ряду параметров не отвечают той степени совершенства, которая наряду с экономическими определяет показатель конкурентоспособности производителей паровых турбин.

С ростом мощности турбоустановок возникли проблемы, определяемые эффектами запирания выходных патрубков, решение которых является одной из важнейших задач паротурбостроения.

Особую остроту приобретает проблема перехода исследований течений в каналах выходных патрубков с экспериментальной базы на расчетный характер. Для корректной оценки результатов расчетных исследований необходима реальная модель течений в проточной части патрубков, которая сегодня отработана не в полной мере.

Следует отметить, что в практике турбостроения крайне мало работ по исследованиям переходных каналов, включая горловину конденсаторов, а их аэродинамика не изучена.

Все это определяет актуальность представленной диссертационной работы.

Цель работы:

1. На основе экспериментальных исследований представить физическую модель течения в проточной части выходного тракта ЦНД паровых турбин с подвальной компоновкой конденсаторов, позволяющую сделать предпосылки для создания корректных математических моделей и соответствующих расчетных исследований.

1. Провести исследования моделей выходных патрубков в околозвуковом диапазоне скоростей для определения механизмов кризисного роста потерь и эффектов запирания в их проточной части.

2. Исследовать аэродинамику переходных каналов выходного тракта ЦНД с возможностью его оптимизации.

Научная новизна диссертационной работы заключается в установлении структуры течения в проточной части выходных патрубков, определяемой крупномасштабным влиянием закрученных потоков в зависимости от числа М_с2 за последней ступенью ІЩ; в получении полей скоростей на выходе из патрубка, утвердивших модель течения на основе свободновынужденного вихря; в проверке механизмов и процессов истечения при запирания каналов патрубка; в разработке средств стабилизации волновых эффектов на обечайке диффузорного канала; в результатах исследования аэродинамики переходных каналов, позволяющих осуществлять их оптимизацию на основе реальной модели истечения рабочей среды.

Степень достоверности полученных результатов определяется надежной методикой экспериментальных исследований, показавшей удовлетворительную сходимость результатов при многократных повторениях и на основе статистического анализа представительной выборки.

Практическая ценность работы заключается в подтверждении физической модели течения, основанной на крупномасштабном влиянии закрученных потоков в объеме сборной камеры, что позволяет уточнить принципы проектирования проточной части выходного тракта Ц1Щ паровых турбин. Полученные характеристики течений дают возможность осуществлять корректный анализ результатов расчетных исследований. Кроме того, результаты оптимизации переходных патрубков приняты Л0"ЛМЗ" к последующему внедрению в турбоустановках.

Личный вклад автора состоит;

1. в выполнении экспериментальных исследований моделей
выходного патрубка ЦНД и получении на основе траверсирования
пневмометрическими зондами трехмерных характеристик полей
скоростей в проточной части;

2. в исследовании аэродинамики переходных каналов и получении
основных закономерностей при деформации течения в зависимости от

- 5 -геометрических и режимных параметров;

3. в анализе процессов и механизмов при эффекте запирания выходного тракта ЦНД.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы докладывались в КБ "Паровые турбины" АО "ЛМЗ", на кафедре ІГГТ МЭИ. Опубликовано 2 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 201
страницах, из которых 121 страниц машинописного текста.

Представлено 10В рисунков. Список литературных источников

содержит 51 наименование. Диссертация состоит из введения,

пяти глав и выводов.