ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные уравнения парогазовых смесей из "Парогазотурбинные установки " Различают следующие три характерных состояния парогазовой смеси [5, 9, 26] ненасыщенный газ, когда пар в смеси находится в перегретом состоянии насыщенный газ, представляющий собой смесь газа с сухим насыщенным паром пересыщенный газ, когда в смеси содержится влага в сконденсированном состоянии, находящаяся в равновесии со своим паром (туман). [c.33] В цикле ПГТУ наблюдаются все три состояния. На входе в компрессор и в его ступенях газ находится в пересыщенном состоянии, на выходе из компрессора — в насыщенном, в источнике энергии (в камере сгорания или ядерном реакторе), парогазовой турбине — в ненасыщенном и, наконец, в холодильнике-конденсаторе — сначала в ненасыщенном, затем в насыщенном, а на выходе — в пересыщенном состоянии. [c.33] Количественный состав влажного газа, или, иначе, концентрацию в нем влаги (пара) при относительно небольшом ее количестве, принято выражать влагосодержанием d — весовое количество влаги в смеси, приходящееся на 1 кг сухого газа. Влагосодержа-ние складывается из содержания пара и влаги в жидкой фазе d = йц + ш. Различают абсолютную D и относительную ф влажности. Абсолютная влажность численно равна удельному весу пара при его парциальном давлении и температуре смеси D у, кг/м , а относительная влажность ф представляет собой отношение удельного веса пара Уп при его парциальном давлении и температуре смеси к удельному весу сухого насыщенного пара при той же температуре независимо от давления смеси ф = yjys = = pjps-, где рп. Ре, Vn и 7s — парциальное давление и давление насыщенного пара и удельный вес пара при его парциальном давлении и насыщенного пара соответственно. Относительная влажность по существу характеризует степень приближения ненасыщенного газа к состоянию насыщения при той же температуре. [c.33] В уравнениях (2.3) и (2.4) при отсутствии влаги в жидкой фазе djK = 0. Числовые значения энтальпии и энтропии газа, пара и жидкости находятся из таблиц термодинамических свойств веществ [8, 10, 36—38]. [c.34] Состав сухого газа ПГТУ с закрытой схемой по газовому тракту не изменяется, и он состоит из молекул азота (7N ) или окиси углерода. В установках же с открытой тепловой схемой состав сухого газа изменяется рабочим газом является сначала воздух, а затем — продукты сгорания. Весовой состав последних можно определить по химическому составу топлива и воздуха с учетом коэффициента избытка воздуха. Количество водяного пара, образующегося при испарении капелек воды при сжатии смеси в компрессоре, может быть определено но степени повышения давления (см. гл. 1). [c.34] Коэффициент теплопроводности газов, как известно из кинетической теории, пропорционален их теплоемкости и вязкости [13, 44] % — СрЦ. Следовательно, отношение коэффициента теплопроводности парогазовой смеси К к соответствующему коэффициенту сухого газа может быть представлено как отношение произведений теплоемкости на вязкость парогазовой смеси и сухого газа Шг СрЦ/Ср 1у. Если учесть, что Лсм г, то Шг Ср/Ср . в этом соотношении коэффициент теплопроводности парогазовой смеси К является искомой величиной, теплоемкость Ср , и коэффициент теплопроводности Хг сухого газа находятся по литературным данным [8—10, 21, 28, 36—38, 46], а теплоемкость смеси заданного состава — из (2.4). [c.34] Более точные значения коэффициентов вязкости парогазовых смесей могут быть определены по данным [11, 13], а коэффициенты теплопроводности — экспериментальным путем. Теплофизические характеристики отдельных газовых компонентов той или иной смеси газов могут быть найдены в [37]. [c.35] В этом случае энтальпия и энтропия вводимой или содержащейся в парогазовой смеси (в виде тумана) воды с достаточно высокой степенью точности могут быть приняты равными нулю и смесь может рассматриваться как однофазная система насыщенного газа. [c.35] Начальное значение энтропии пара находится из таблиц насыщенного пара (5п = 9,12 кДж/(кг-К)), а начальная энтропия сухого газа принимается произвольно равной, например, = = 4,18 кДж/(кг-К) (чтобы избежать отрицательных значений энтропии насыщенного газа при высоких давлениях). [c.35] Затем аналогичные расчеты при фиксированных значениях. влагосодержания проводятся для других давлений и т. д. В результате таких расчетов находятся координатные точки для построения i-S- и Г — 5-диаграмм (рис. 23). [c.36] Для сжатия влажного газа в ПГТУ применяется компрессор, состоящий из входного устройства со смесителем и собственно компрессора. [c.37] Входное устройство предназначается для подвода к компрессору газа с определенной осевой скоростью. Обычно оно состоит из наружного кожуха и внутреннего обтекателя. В ПГТУ входное устройство компрессора одновременно служит и смесителем потока газа (воздуха) с потоком распыленной воды, необходимой для сжатия в первых ступенях компрессора. Принципиальная схема входного устройства и смесителя показана на рис. 24. [c.37] Во входном устройстве рабочий газ (воздух) сначала ускоряется до 180—220 м/с и с такой скоростью поступает в ступени компрессора. При этом потери энергии во входном устройстве должны быть минимальными. Затем в поток газа с помощью форсунок впрыскивается жидкость (вода). В канале, соединяющем входное устройство с проточной частью компрессора и служащем камерой смешения, происходит выравнивание скоростей смешивающихся потоков. На основе опытных данных для струйных аппаратов (инжекторы, смесители и т. п.) длина камеры смешения выбирается обычно в пределах 6—10 эквивалентных ее диаметров [34]. [c.37] По-видимому, такая длина камеры смешения должна быть принята и для компрессоров ПГТУ. Далее смцрь направляется непосредственно в компрессор для сжатия в нескольких первых его ступенях. Последующий впрыск воды осуществляется в процессе сжатия по мере испарения капелек непосредственно в ступенях компрессора. [c.37] Для увлажнения газа в смесителе и в ступенях компрессора ПГТУ могут быть применены прямоструйные или центробежные форсунки [6, 16, 33]. [c.38] Прямоструйные форсунки (рис. 25, а) представляют собой насадки с сопловым отверстием диаметром 0,1—0,5 мм. Жидкость (вода) подается к соплу по капиллярному каналу в корпусе форсунки, который является продолжением нагнетательного трубопровода. [c.38] впрыскиваемая с помощью форсунок в поток газа, под действием аэродинамических сил дробится на отдельные капли, которые при распылении тем мельче, чем больше скорость истечения жидкости относительно потока газа, плотность газа и чем меньше диаметр сопла и коэффициент расхода форсунки, а также вязкость и поверхностное натяжение. [c.39] Оо — 2,5-10 Дж/м и V(, = 2-10 H- i — поверхностное натяжение и вязкость эталонной жидкости Ов и Vb — поверхностное натяжение и вязкость воды ро — атмосферное давление — давление газа = АО — эмпирический коэффициент М = = ul(kRT) — число Маха при движении капелек воды относительно газа. [c.39] Общая масса капель, диаметр которых отличается от с ер, равна половине массы распыливаемой воды. Определяя средний диаметр капель воды в смесителе из (3.1) при следующих параметрах Тг З-Ю К ро Рг = 105 Н/м aj, = 7,5-Ю- Дж/м Vb = = 10 Н-с/м = 0,15 мм ф = 0,3 и М 0,8, получаем d p 5 мкм. Максимальный диаметр капель в этом случае составит С мах 10 мкм. [c.39] Равномерность распределения капелек воды по сечению потока газа должна достигаться соответствующим выбором числа форсунок и размещением их по сечению потока газа. [c.40] Вернуться к основной статье