Розрахунково-експериментальні дослідження впливу іонізації пари на параметри вологопарового потоку в надзвуковому соплі

Автори

А. О. Тарелін, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: tarelin@ipmach.kharkov.ua, ORCID:  0000-0001-7160-5726

В. П. Орловський, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

О. С. Ковальов, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10)

А. В. Нечаєв, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: nechaev.an98@gmail.com, ORCID: 0000-0001-6586-4713

Анотація

Розглянуто основні особливості розробленої математичної моделі, на базі якої створено програмний комплекс, що дозволяє виконувати розрахунки параметрів пари, що нерівноважно конденсується, в каналах із заданою геометрією з урахуванням об’ємної конденсації як на гомогенних, так і на гетерогенних зародках. Встановлено, що зміна абсолютних значень тисків уздовж проточної частини сопла, отримані розрахунковим шляхом, добре узгоджуються з експериментальними даними. Констатується, що вперше виконано ряд експериментальних досліджень з визначення впливу гетерогенних ядер конденсації, отриманих шляхом іонізації пари, на параметри парового потоку в надзвукових соплах. Показана можливість зниження втрат від переохолодження та стрибків конденсації за рахунок іонізації пари, що може сприяти підвищенню коефіцієнт корисної дії і потужності відсіків волого-парових ступенів натурних турбін.

Ключові слова: парова турбіна, математична модель, іонізація, нерівноважність, стрибок конденсації, експериментальний стенд, коефіцієнт корисної дії

Література

1. Stodola, A. Dampf- und Gas- Turbinen / A. Stodola. – Berlin: Verlag von Julius Springer, 1922. – 1114 p.
2. Garmathy, G. Grundlagen einer Theorie der Nabdampfturbine / G. Garmathy. – Zurich, 1962. – 284 p.
3. Френкель, Я. И. Собрание избранных трудов: В 10 т. – Т. 3. Кинетическая теория жидкостей / Я. И. Френкель. – М.; Л.: АН СССР, 1959. – 460 с.
4. Салтанов, Г. А. Сверхзвуковые двухфазные течения / Г. А. Салтанов. – Минск: Высш. шк., 1972. – 480 с.
5. Салтанов, Г. А. Неравновесные и нестационарные процессы в газодинамике однофазных и двухфазных сред / Г. А. Салтанов. – М.: Наука, 1979. – 288 с.
6. Филиппов, Г. А.. Исследование влияния гидрофобных присадок на работу турбинных ступеней влажного пара / Г. А. Филиппов, О. А.Поваров // Теплоэнергетика. – 1979. – № 6.  – С. 33–35.
7. Дейч, М. Е. Влияние присадок октадециламина (ОДА) на структурные и энергетические характеристики двухфазных потоков / М. Е. Дейч // Теплоэнергетика. – 1986. – №9. – С. 14–18.
8. Пат.2385259 Канада, МПК6 F 01 D 25/30. Device to increase turbine efficiency by removing еlectric charge from steam / А. О. Tarelin, V. P. Skliarov (Украина),  Weres (США). № 20022385259; заявл. 16.05.02 опубл. 22.11.02. Режим доступа: ru.espacenet.com.
9. Тарелин, А. А. Математическое моделирование процессов, происходящих при неравновесном расширении влажного пара / А. А. Тарелин, В. П. Скляров, А. С. Ковалев // Пробл. машиностроения. – 2008. – Т. 11, № 1. – С. 3–7.
10. Тарелин, А. А. Паровые турбины: электрофизические явления и неравновесные процессы / А. А. Тарелин, В. П. Скляров. – СПб: Энерготех, 2011. – 292 с.
11. Скляров, В. П. Разработка физических принципов определения концентрации гетерогенных зардышей конденсации в расширяющемся в двухфазной области паре / В. П. Скляров, А. С. Ковалев // Вісн. НТУ «ХПІ». Зб. наук. пр. Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2012. – № 7. – С. 88–96.
12. Тарелин, А. А. Электризация влажно-парового потока и ее влияние на надежность и эффективность турбин / А. А. Тарелин// Теплоэнергетика. – 2014. – № 11. – С. 21–28.

Надійшла до редакції 01 квітня 2016 р.