Експериментальна оцінка впливу електризації потоку вологої пари на його діелектричні властивості

Автори

А. В. Нечаєв, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: nechaev@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0001-6586-4713

І. Є. Аннопольська, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: anna@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0002-3755-5873

В. М. Лук’янов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: ub5-45104@ukr.net, ORCID: 0000-0002-2661-6212

Анотація

Констатовано, що задля вивчення теплоелектрофізичних явищ у вологопарових турбінах в ІПМаш НАН України протягом останнього часу проводилися дослідження впливу об’ємного заряду вологопарового потоку на його діелектричні й теплофізичні властивості. За їх результатами встановлено, що найбільш представницьким електрофізичним параметром, який дозволяє оцінювати зміни теплофізичних властивостей пари, що відбуваються під дією власного об’ємного заряду, є його діелектрична проникність. Висловлено припущення, що величина діелектричної проникності електризованої пари може суттєво відрізнятися від значення для нейтральної пари, проведено математичну оцінку її можливої зміни. Підтверджено, що вплив електрофізичних явищ, зумовлених електризацією вологопарового потоку, є суттєвим, але не враховується в існуючих фізичних і математичних термодинамічних моделях процесу розширення пари. Доведено, що для уточнення основних термодинамічних параметрів і розрахункових характеристик потоку електризованої вологої пари необхідно визначити, як змінюється її діелектрична проникність. На підставі аналізу обґрунтовано актуальність експериментального встановлення діелектричної проникності вологопарового потоку з об’ємним зарядом із метою отримання залежності її зміни від температури й тиску потоку, а також щільності об’ємного заряду. Для виконання завдання дослідження використовувався газодинамічний лабораторний стенд, який дозволяє отримувати вологопаровий потік з об’ємним зарядом. Внутрішній простір проточної частини реальної вологопарової турбіни має значний розмір і дозволяє сформуватися потоку з об’ємним зарядом складної просторової конфігурації та структури. Акцентовано, що в проточній частині стенду невеликого об’єму, на відміну від проточної частини турбіни, при організації умов виникнення вологопарового потоку з об’ємним зарядом виникають суттєві технічні складності. З урахуванням цього на першому етапі прийнято рішення проводити дослідження парового потоку з об’ємним зарядом, що витікає в атмосферу, у приміщенні лабораторії з достатнім об’ємом для формування його просторової структури. Для оцінки величини його діелектричної проникності обрано індуктивний метод (L-метод) визначення діелектричних властивостей, в якому досліджувана речовина вводиться всередину індуктивної соленоїдної комірки. Проведено експерименти й отримано дані, за якими можлива попередня оцінка зміни діелектричної проникності за наявності об’ємного електричного заряду в потоці пари.

Ключові слова: вологопарові турбіни, теплофізичні властивості робочого тіла, діелектрична проникність, об’ємний заряд потоку пари.

Повний текст: завантажити PDF

Література

1. Nechaiev A. V., Tarelin A. O., Annopolska I. Ye. Analysis of the influence of steam electrification on the working processes of a wet steam turbine. Journal of Mechanical Engineering – Problemy Mashynobuduvannia. 2022. Vol. 25. No. 3. P. 56–64. https://doi.org/10.15407/pmach2022.03.056.
2. Мулев Ю. В. Управление встроенными сепараторами прямоточных котлоагрегатов СКД на основе контроля влажности отсепарированного пара: дис. … канд. техн. наук: 05.14.14 / Белорусский политехнический институт. Минск, 1984. 212 с.
3. Мулев Ю. В., Беляева О. В., Мулев М. Ю., Саплица В. В., Заяц Т. А. Диэлектрическая проницаемость как один из основных параметров контроля состояния рабочего тела. Теплоэнергетика. 2011. № 7. С. 36–40.
4. Семихина Л. П. Индуктивный метод определения диэлектрических свойств жидкостей. Научное приборостроение. 2005. Т. 15. № 3. С. 83–87.
5. Семихина Л. П. Определение магнитных и диэлектрических свойств веществ с помощью индуктивных L-ячеек. Вестник Тюменского государственного университета. 2005. № 1. С. 94–100.
6. Тарелин А. А., Скляров В. П. Паровые турбины: электрофизические явления и неравновесные процессы. Санкт-Петербург: Энерготех, 2012. 292 с.
7. Тарелин А. А., Сурду Н. В., Нечаев А. В. Влияние электризации влажно-парового потока на поверхностную прочность материалов лопаток турбины. Теплоэнергетика. 2020. № 1. С. 72–81.
8. Поплавко Ю. М. Физика диэлектриков. Учеб. пособие для вузов. Киев: Вища школа, 1980. 400 с.

Надійшла до редакції 20.10.2022