Потоки крупнодисперсной влаги

Постановка эксперимента должна соответствовать назначению сепарирующих устройств — удалять из потока крупнодисперсную влагу. Идеальными были бы испытания с влагой определенной дисперсности в месте ее удаления. Организация таких опытов на вращающихся моделях крайне затруднительна. Некоторым приближением к идеализированной схеме могут служить испытания ступеней, в которых подавляющую часть влаги в потоке составляют крупнодисперсные фракции с приблизительно известным диапазоном размеров капель. [c.218]

Влага движется в проточной части турбины в виде пленок на ее поверхностях и многочисленных групп капель, образовавшихся как в процессе конденсации, так и при вторичных явлениях. В результате этих вторичных явлений формируются потоки крупнодисперсной влаги, наиболее опасной для эрозии лопаток. В процессе образования капель особую роль играет пленка на поверхностях проточной части. Изучению характера ее движения и дробления посвящено много исследований [2, 3, 13, 21, 30]. [c.233]

Результаты испытаний обычной трубки Пито представлены на рис. 2.26, а. Здесь нанесена относительная разность давлений торможения Аро в зависимости от начального перегрева или конечной теоретической степени сухости Xit, отвечающей изоэнтропному равновесному процессу расширения до изобары Р. При уменьшении начального перегрева до нуля показания исследуемого зонда практически не отличаются от показаний зонда, установленно.го перед соплом (Лро = 0,1 %). Однако в момент, когда форсуночная (крупнодисперсная) влага проникает в сопло (г/о>0), показания исследуемой трубки Пито заметно изменяются Лро скачком возрастает и продолжает плавно увеличиваться с ростом начальной и соответственно конечной влажности. Так, при еа=0,9 интенсивность скачка Дро при пересечении верхней пограничной кривой составляет 2,5 % и резко уменьшается с увеличением скорости потока. В соответствии с тем, что ошибка в измерении poi (Дро) на рис. 2.26, а представлена в зависимости от Ли (т. е. от теоретической равновесной степени сухости в конце процесса расширения), скачки Дро при i/o = 0 в зависимости от ел отвечают различным значениям Х2 г- [c.57]

Двухфазный поток в турбине содержит мелко- и крупнодисперсную влагу. Та влага, которая входит в состав однородной части потока, почти не отклоняется от паровой фазы и вместе с ней обтекает носик трубки. Эта влага участвует в создании напора наравне с паровой фазой. Трудность — лишь в определении количества мелкодисперсной влаги и в учете сжимаемости среды. [c.152]

В расчетах целесообразно отдельно рассматривать трение крупнодисперсной влаги и однородного потока, а их взаимное влияние характеризовать системой коэффициентов (разгона, скорости и др.). Это дает возможность для однородного потока применять обычные характеристики ступеней, полученные применительно к работе на однофазной среде, а для крупнодисперсной влаги — использовать результаты специальных опытов по определению потерь при прохождении жидкости сквозь колесо. [c.172]

Теоретическая работа как располагаемый перепад энтальпий, измеренный от полных начальных параметров, имеет ясный физический смысл, если к ступени подводится среда с однородным полем скоростей. Для двухфазного потока с крупнодисперсной влагой это понятие в значительной мере условное. [c.172]

Если условиться, что в направляющем аппарате исключаются только затраты энергии на разгон крупнодисперсной влаги (мысленно эта влага удаляется), а другие потери предполагаются прежними, то в конце расширения условная скорость однородного потока будет с у. Следовательно, на разгон капель затрачивается удельная кинетическая энергия однородного потока [c.181]

Влияние осевого зазора. Увеличение расстояния между венцами направляющих и рабочих лопаток повышает разгон капель и улучшает условия их входа в рабочее колесо. Это мероприятие полезно также для сепарации влаги. Еще большее значение оно имеет для повышения вибрационной надежности лопаток, так как с увеличением зазора выравнивается поток и уменьшаются очень опасные переменные аэродинамические силы. Эго особенно важно при большом количестве крупнодисперсной влаги в кромочном следе за направляющим аппаратом. [c.182]

В этом параграфе по-прежнему будем рассматривать движение двухфазного потока, разделенного на однородную часть А и крупнодисперсную влагу В. Их расход и мощность будем отмечать соответственно индексами А я В. [c.187]

В расчетах чаще всего можно принимать, что перед рабочим колесом средние скорости крупнодисперсной влаги с и однородной части потока совпадают по направлению. При этом [c.188]

Повышенная неоднородность потока, несущего крупные капли в кромочных следах, — источник больших переменных аэродинамических сил. Их отклонение от средней величины значительно больше, чем при работе ступени на однородном потоке. Поэтому при работе на влажном паре с большим количеством крупнодисперсной влаги возрастает опасность в отношении вибрационной прочности лопаточного аппарата, [c.203]

К. п. д. ступени при работе на влажном паре определится как отношение суммы мощностей однородной части потока (N ) и крупнодисперсной влаги (Мв) к теоретической мощности [c.204]

Удаление влаги из проточной части турбины— наиболее активный способ борьбы с эрозией. Кроме того, в потоке, содержащем крупнодисперсную влагу, затрачивается механическая работа на разгон капель, а при прохождении этой влаги сквозь РК совершается работа торможения. Поэтому удаление влаги из проточной части турбины также снижает потери энергии. [c.237]

Опыты при малых окружных скоростях показали, что обычное турбинное РК — хороший сепаратор, способный удалять 70% и более крупнодисперсной влаги. Опыты ЛПИ при больших окружных скоростях выявили, что сепарирующая способность РК резко падает из-за дробления влаги и увлечения ее потоком. Поэтому в реальных условиях при больших окружных скоростях и мелкодисперсной влаге за РК удается улавливать всего 1 — 2 /о от диаграммного количества влаги перед РК-Хотя окружные скорости в ЧВД гораздо меньше, чем в ЧНД, из-за повышенной плотности эффект сепарации получается еще слабее, чем в ЧНД. [c.237]

В общем случае, когда на вход в турбинную ступень поступает влажный пар, за рабочей решеткой будет существовать несколько потоков частиц влаги жидкость, сброшенная с входных и выходных кромок рабочих лопаток частицы влаги, которые образовались при соударении о лопатки или сорванные с поверхности пленок влага, прошедшая рабочие каналы без контакта с лопатками и др. (см. ниже). Естественно, что процессы образования крупнодисперсной влаги во всех этих случаях также различны и будут зависеть от геометрических и режимных параметров. [c.271]

На рис. 6-6 нанесены точки, соответствующие началу процесса и сечению максимального переохлаждения (возникновению скачка конденсации). Для каждого отдельного сопла точки располагаются примерно на одной линии сухости. Для меньшего начального перегрева фиктивная степень сухости Хф, соответствующая возникновению скачка, уменьшается, что соответствует увеличению переохлаждения. Это объясняется тем, что при малых значениях начального перегрева скачок конденсации возникает в зоне наибольших продольных градиентов скорости. Следует отметить, что для сопл с большими продольными градиентами линия Хф также лежит ниже, чем для сопл с малыми градиентами. Таким образом, с ростом градиентов максимальное переохлаждение увеличивается. Такое влияние продольных градиентов скорости на величину переохлаждения физически легко объяснимо. Увеличение продольных градиентов означает увеличение относительной скорости изменения всех термодинамических параметров пара. Чем больше скорость изменения параметров пара, тем дольше может сохраняться состояние переохлаждения. Следовательно, чем больше продольный градиент скорости, тем глубже в зону Вильсона пар расширяется без конденсации. Последнее означает, что при одних и тех же начальных параметрах ро и То с ростом градиента скорости скачок будет возникать при больших числах Маха. При появлении на входе в сопло крупнодисперсной влаги скачки конденсации не исчезают, а несколько перемещаются вверх по потоку. Отсюда следует, что даже при значительной начальной влажности (уо < 10%) капли крупнодисперсной жидкой фазы не могут служить центрами конденсации и расширение паровой фазы происходит с переохлаждением. [c.146]

При наличии влаги на входе в ступень турбины наблюдалось перемещение скачка конденсации против потока точно так же, как и в статических условиях, когда на входе в сопло имелась крупнодисперсная влага. [c.324]

На носике зонда происходит торможение потока переохлажденного пара. Процесс торможения при дозвуковых скоростях осуществляется постепенно в некоторой области торможения, примыкающей к носику зонда. Можно полагать, что процесс торможения сопровождается частичной конденсацией в зоне торможения и соответствующим тепловыделением. Вместе с тем появление в потоке крупнодисперсной (форсуночной) влаги несколько меняет картину течения в зоне торможения. Крупные капли, не попадающие в приемное отверстие, огибают носик зонда и оказывают эжекционное действие на мелкие капли и частицы паровой фазы в зоне торможения и приемной части зонда. Благодаря эжекционному действию крупных капель давление торможения, показываемое зондом, уменьшается. В этом же направлении влияет теплообмен. Так как температура пара в приемной камере зонда выше, чем температура внешнего потока, то происходят отвод тепла во внешнюю среду и соответственно снижение измеряемого давления торможения. Условия теплообмена могут заметно измениться в режимах с большой влажностью, когда на внешней поверхности зонда образуется пленка. [c.407]

Главным недостатком этого охлаждающего устройства является возможность переноса крупнодисперсной влаги циркуляционными потоками к выходным кромкам рабочих лопаток последней ступени, причем влага концентрируется вблизи внутреннего конуса нижней половины выходного патрубка. Это вызывает интенсивную эрозию выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней с большой опасностью их излома (см. гл. 16). Поэтому использование такой системы охлаждения ЦНД при работе по тепловому фафику возможно лишь для турбин с малой высотой рабочих лопаток последней ступени (до 550 мм), да и то с достаточно глубоким вакуумом. [c.339]

Применение внутриканальной сепарации. Как показано выше, наиболее опасной является крупнодисперсная влага, образующаяся при дроблении водяных пленок, срываемых потоком с профилей сопловых лопаток. Поэтому весьма эффективной мерой борьбы с эрозией рабочих лопаток является отсос этой пленки с профиля сопловых лопаток. Для этого сопловую лопатку выполняют полой, а внутреннюю полость связывают с областью низкого давления, например с конденсатором. В стенке лопатки во вполне определенных зонах выполняют щели, через которые под действием разности давлений на профиле и внутри лопатки производится отсос водяной пленки с наибольшим количеством пара. [c.462]

В результате оседания капель влаги на поверхностях лопаток и на торцевых стенках канала решетки образуется жидкая пленка, которая, взаимодействуя с пограничным слоем парового потока, повышает потери энергии в потоке. Жидкая пленка, стекая с выходных кромок лопаток, дробится и генерирует таким образом крупные капли (крупнодисперсную влагу). Капли жидкости срываются также с поверхности пленки. [c.100]

Внутриканальная сепарация — способ, при котором влага, концентрирующаяся на поверхностях лопаточного аппарата турбины за счет сепарации капель в криволинейных каналах решетки, отводится через специальные щели. Внутриканальную сепарацию обычно выполняют в сопловых лопатках (рис. 4.12). Щели, через которые отсасывается пленка, соединяют с областью низкого давления, например с конденсатором, через внутреннюю полость сопловой лопатки. Весьма эффективно располагать щель на выходной кромке сопл. В этом случае практически вся крупнодисперсная влага отводится через щель. При отсутствии сепарации пленка, достигая выходных кромок лопаток, дробится потоком пара на крупные капли, которые, ударяясь о рабочую лопатку, вызывают эрозионный износ и создают тормозной момент на роторе турбины. [c.131]

Например, во многих исследованиях целесообразно рассматривать совместно паровую и мелкодисперсную жидкую фазы. В газодинамике под мелкодисперсной влагой будем подразумевать совокупность таких капель, векторы скоростей которых с заданной точностью совпадают по величине и направлению с векторами скоростей окружающего их пара. Всю остальную влагу будем называть крупнодисперсной. В такой модели весь поток делится на однородную часть (туман) и движущиеся относительно него крупные капли. [c.35]

На рис. 8-18 показаны распределения давлений для перегретого и влажного пара в сопле в нерасчетном режиме, когда конденсационные скачки отсутствуют, но крупнодисперсная жидкая фаза подается в сопло. Как показано в гл. 6, такие режимы осуществляются в узком диапазоне чисел М=1 1,3. В этом случае при появлении влаги интенсивность скачка уменьшается и он несколько смещается против потока. Уменьшение интенсивности происходит в связи с увеличением давления перед скачком. Увеличение давления перед скачком легко объясняется тепловым и механическим взаимодействием капель начальной влажности с паровым потоком (см. гл. 6). [c.231]

Если начало процесса расширения в турбине лежит ниже линии насыщения, а влага на входе в ступень крупнодисперсная, скачки конденсации с ростом влажности перемещаются против потока к минимальному сечению сопла. Это объясняется тем (см. гл. 6), что температура крупных капель Т2 оказывается не только выше температуры пара 7ь но и выше температуры насыщения Ts. Капли в этом случае испаряются, а степень неравновесности процесса расширения пара возрастает. Скачок конденсации перемещается против потока. [c.325]

Поведение первичной влаги, образовавшейся в предыдущих ступенях турбины, оказывается иным по сравнению со вторичной, возникшей в самой ступени. Первичная влага, как правило крупнодисперсная, попадая в сопловой аппарат, на 60—70% сепарируется на поверхностях лопаток. Образовавшиеся пленки срываются с выходных кромок и дробятся основным потоком. Часть кинетической энергии пара расходуется на разгон капель, скорость которых в зазоре перед рабочей решеткой ступени составляет 30—60% скорости пара. В результате направления потока пара и воды на рабочие лопатки оказываются разными. Удар капель в спинку лопаток вызывает дополнительные потери в ступени. Практически вся первичная влага сепарируется на рабочих лопатках и большая ее часть центробежными силами отбрасывается к периферии ступени. Характерные графики распределения первичной влаги в зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также за турбинной ступенью показаны на рис. 12-4. За сопловым аппаратом распределение влаги практически равномерно. Лишь у периферии наблюдается небольшой рост концентрации влаги из-за закрутки потока. За рабочей решеткой основная часть жидкости протекает через верхнюю половину рабочей лопатки. [c.327]

Жидкость может существовать в потоке влажного пара в зависимости от дисперсности (степени раздробленности на частицы) в виде мелкодисперсной (туман) и крупнодисперсной (капли воды различных диаметров) влаги, пленки, образующейся на твердых поверхностях (например, профилях лопаток) и движущихся по ним струй, срывающихся с поверхностей проточной части. Кроме того, двухфазная среда может находиться в различных состояниях устойчивого термодинамического равновесия [c.56]

Потоки крупнодисперсной влаги в мощных действующих турбинах неоднократно исследовались. Опыты Д. Христи и Ж. Хэйуорда [33] были выполнены с помощью оптической системы и кинокамеры в турбине мощностью 120 МВт при влажности = = 6,8% за последним НА. Значительная концентрация пленочной влаги была обнаружена у обода диафрагмы в области вторичных течений пара. Под влиянием этих течений наблюдалось частичное перемещение пленки вдоль лопаток по направлению к центру. С вогнутой стороны НЛ влага стекала непрерывно в основном локально в виде струек. В некоторых местах влага срывалась также с выпуклой стороны НЛ, но в очень небольших количествах. Наибольший диаметр капель 1,4 мм был отмечен за НА перед РК он составлял 450 мкм. Наибольшее число капель имело радиус от 25 до 125 мкм. По мнению исследователей, при номинальном режиме только 0,13% от теоретического количества влаги опасны для РЛ. [c.235]

Срыв пленки со спинки приводит к образованию крупнодисперсной влаги, выходящей под большими углами. В рещетках большого шага отмечается также поток крупных капель (z = 0,68), возникающих при срыве пленки на участке максимальной кривизны профиля. В решетках малого шага этот поток экранируется вогнутой поверхностью. Массовый спектр капель в некоторой фиксированной точке А меняется в зависимости от шага. Для i = l,0 за- [c.102]

Структурные характеристики за решеткой должны быть дополнены коэффициентами скольжения. Такие исследования были проведены для сопловой решетки С-9015Б [159]. Распределение локальных коэффициентов скольжения при различных Mi, Rej, р и уо приведено на рис. 3.27. Максимальные скорости имеют капли, движущиеся в ядре потока, а минимальные — вблизи кромок и в других областях, где формируются крупные капли. С увеличением числа Ml коэффициенты скольжения в ядре потока уменьшаются (размер капель в ядре практически не меняется), а в зонах крупнодисперсной влаги — увеличиваются в связи с интенсификацией процесса дробления. С ростом Mi происходит заметное выравнивание скоростей капель. [c.112]

Переход к крупным каплям сопровождается значительным возрастанием концевых потерь по сравнению с потерями при перегретом паре для решеток С-9012А. Физически этот результат легко объясним возрастают потери кинетической энергии. на трение в периферийных движениях пленок, а также в концевых вихрях, несущих крупнодисперсную влагу. Распределение коэффициентов потерь по высоте решетки подтверждает интенсификацию вторичных течений в потоке влажного пара. [c.117]

Рекомендуемые решетки, по опытным данным, характеризуются меньшей интенсивностью коагуляции и, следовательно, меньшим количеством крупных капель на выходе. Влияние влажности, чисел Рейнольдса и Маха на распределение частиц по размерам за решеткой качественно сохраняется одинаковым для профилей двух типов. Однако структура жидкой фазы оказывается более равномерной в решетке С-9012Авл, заметно снижаются пики диаметров, обусловленные отражением, срывом и взаимодействием капель. Одновременно увеличиваются коэффициенты скольжения по сравнению с коэффициентами для решетки С-9012А. Установлено, что улучшенные решетки профилей обладают меньшей чувствительностью к изменению геометрических параметров в достаточно широком диапазоне относительных шагов и углов установки дисперсность и характер распределения диаметров капель за решеткой меняются менее значительно. Уменьшение скольжения капель в каналах решетки привело к снижению коэффициентов расхода при уо>0 и крупнодисперсной влаге. Газодинамические характеристики решеток (по данным расчета и опытов) представлены на рис. 4.17, отражающем влияние некоторых геометрических параметров на профильные и концевые потери, углы выхода потока. Данные рис. 4.17 дополняют опытные результаты, представленные на рис. 3.30 и 3.31. [c.149]

В межвенцовых зазорах и межлопаточных каналах поток пара может быть сильно закручен. При этом поток движется по некоторым поверхностям вращения. Благодаря градиенту давления однородная часть потока может иметь лишь небольшую радиальную составляющую скорости. Этого градиента давления недостаточно, чтобы крупнодисперсную влагу заставить двигаться по тем же траекториям, что и пар. При большой закрутке потока капли значительно перемещаются к периферии за время прохождения межлопаточных каналов и межвенцового зазора. [c.216]

Одна из возможностей уменьшить размеры и стоимость сепараторов — перейти от стационарных к вращающимся конструкциям (ВС) [10], устанавливаемым на линии паропровода между цилиндрами. Принцип действия ВС основан на известном свойстве турбинных колес хорошо сепарировать влагу при малых окружных скоростях (см. гл.XIII). Еще в лабораторных опытах пятидесятых годов в обычных турбинных колесах при окружных скоростях 30—40 м/с удавалось сепарировать до 70—80% крупнодисперсной влаги. Этот эффект можно значительно повысить, применив РК сепаратора с очень малым шагом пластин или волнообразных лопаток с улавливателями влаги. Как показали опыты в проблемной лаборатории ЛПИ, такие ВС способны улавливать 95—98% крупнодисперсных аэрозолей. Они приводятся во вращение за счет энергии основного потока пара, причем сопротивление ВС не выше, чем в стационарных сепараторах. [c.113]

Влагоулавливающие устройства способны вывести из потока лишь сосредоточенную у самой периферии крупнодисперсную влагу. Их конструкции разрабатываются на основе эксперимента. Сравнительные показатели эффективности отдельных элементов влагоулавливающих устройств удобно отрабатывать на тихоходных моделях в потоке, несущем крупнодисперсную влагу, так как только для ее улавливания и предназначены эти устройства. Эффективность сепараторов в значительной мере зависит от их конструкции [2, 13, 20]. Она повышается с увеличением активной ширины влаго-улавливающего канала и уменьшением перекрыши сепаратора Агп (рис. XIII.9,а). [c.237]

Выше было рассмотрено возникновение влаги, размер частиц которой менее 1 мк, и естественно, что такая влага следует за потоком пара. Экономичность проточных частей турбин и эрозионное разрушение рабочих лонаток в значительной степени зависят от доли круинодисперсной влаги. Под круинодисперсной влагой понимается влага, которая оседает на твердых поверхностях проточных частей и образует жидкие пленки. Крупнодисперсная влага имеет значительные рассогласования с паровой фазой по величине и направлению скорости движения. В проточных частях турбпн крупные капли могут образовываться в основном в результате разрушения жидких пленок, сходящих с сопловых и рабочих лопаток. [c.270]

Расчеты показывают, что если в центре низких давлений (ЦНД), т. е. при Ро 0,5 МПа, размеры крупнодисперсной влаги сопловых решеток не превышают 20-10 м, а для рабочих решеток 5-10" м, то для ЦВД (Ро >1.5 МПа) минимальный размер крупнодисперсной влаги может достигать для сопла йм = 50-10" м, а для канала рабочих лопаток 30 х х10" м. Естественно, такое значительное увеличение минимального размера крупнодисперсной влаги в ЦВД приведет к су щественному уменьшению доли крупнодисперсной влаги в потоке и соотретственпо окажет влияние на энергетические и сепарационные характеристи 1и потока влажного пара. [c.281]

На режимах бт>еа>ек были произведены измерения давления торможения на выходе из сопла (в дозвуковой области). На рис. 8-17 нанесены экспериментальные значения коэффициентов восстановления, полученные путем осреднения по сечению. Все данные относятся к режимам, когда крупнодисперсной влаги на входе в сопло не было- Здесь же нанесены значения g, рассчитанные для перегретого пара (й=1,3) по экспериментально измеренному относительному статическому давлению потока перед скачком уплотнения. В области малых перегревов (область 1) перед скач- [c.230]

На рис. 4-1 приведены некоторые результаты тарировочных испытаний зондов полного давления различной конструкции при постоянной скорости потока (е=0,6) и наличии крупнодисперсной влаги перед тари- [c.78]

Следует отметить, что окружная скорость крупнодисперсной влаги за рабочими лопатками, как правило, выше, чем перед ними. Поэтому эффективность влагоудаления за рабочими лопатками существенно выше, чем за сопловыми лопатками. На эффективность периферийной сепарации существенное влияние оказывает давление в потоке. Так, в ЦВД влажно-паровых турбин АЭС эффективность влагоудаления существенно ниже, чем в ЦНД, и, кроме того, снижение аэродинамического качества периферийной части ступени за счет влагоотводящих камер приводит к дополнительным потерям энергии. Поэтому в ЦВД турбин АЭС целесообразно организовывать влагоудаление за ступенями, где производится отбор пара на регенерацию. В ЦВД [c.131]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...