Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение экономичности цилиндра высокого давления паротурбинной установки малой мощности на основе экспериментальных исследований

Диссертация: Повышение экономичности цилиндра высокого давления паротурбинной установки малой мощности на основе экспериментальных исследований
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В исследованном отсеке обнаружено различное влияние МСЗ на потери энергии в камере за РС. Так при уменьшении МСЗ (Аг <2) величина коэффициента потерь Си увеличивается на 40%, увеличение МСЗ (А?>3,5) приводит к росту потерь энергии на 5−7%. В данном диапазоне МСЗ коэффициент неравномерности давления принимает минимальные значения. Обоснованы и исследованы геометрические и режимные параметры… Читать ещё >

Повышение экономичности цилиндра высокого давления паротурбинной установки малой мощности на основе экспериментальных исследований (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Перечень условных обозначений параметров и характеристик потока
  • 1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРЕДМЕТУ ПРОВОДИМЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 1. 1. Регулирующая ступень
    • 1. 2. Камера за регулирующей ступенью
    • 1. 3. Влияние входной неравномерности на экономичность турбинной ступени
    • 1. 4. Методы исследования отсеков с регулирующей ступенью
  • Задачи исследований36^
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАМЕРЫ ЗА РЕГУЛИРУЮЩЕЙ СТУПЕНЬЮ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЬНОГО ОТСЕКА
    • 2. 1. Конструктивные особенности паротурбинных установок с сопловым парораспределением
    • 2. 2. Обзор существующих камер за регулирующей ступенью
    • 2. 3. Создание модельного стенда
    • 2. 4. Основные вопросы моделирования
    • 2. 5. Критерии подобия
  • 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 3. 1. Экспериментальная установка, модели ступеней и отсека
    • 3. 2. Методика обработки результатов полученных 5-точечным трубчатым Г-образным насадком
    • 3. 3. Методика испытаний модели отсека за регулирующей ступенью
    • 3. 4. Приведение полей распределения параметров потока к соответствующему режиму
    • 3. 5. Осреднение параметров потока в контрольных сечениях
    • 3. 6. Расчет средних давлений в контрольных сечениях для определения суммарных характеристик
    • 3. 7. Суммарные характеристики элементов отсека
    • 3. 8. Определение неравномерности потока по полному давлению
    • 3. 9. Расчет погрешностей измерения
    • 3. 10. Определение доверительного интервала экспериментальной кривои
  • 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 4. 1. Суммарные характеристики регулирующей ступени при работе в изолированных условиях
    • 4. 2. Исследование работы регулирующей ступени в составе отсека
      • 4. 2. 1. Исследование полноподводной РС в отсеке
      • 4. 2. 2. Исследование работы РС в отсеке при парциальном подводе пара
    • 4. 3. Схема исследования течения в камере
    • 4. 4. Исследование влияния режима работы регулирующей ступени на характер распространения потока в камере
    • 4. 5. Исследование влияния межступенчатого зазора на характер течения
    • 4. 6. Исследование влияния геометрических параметров, на коэффициент неравномерности

Актуальность работы.

Ведущая роль в производстве электрической энергии принадлежит паротурбинным установкам. Выполнение неравного графика электрической нагрузки обеспечивают пиковые и полупиковые паровые турбины. В рабочем процессе таких турбин важное место занимают отсеки с сопловым парораспределением. Условия работы регулирующей ступени (РС) приводят к значительной окружной неравномерности параметров потока в камере, расположенной за ней, что существенно влияет на экономичность первой нерегулируемой ступени давления (СД) и всего цилиндра высокого давления (ЦВД).

Анализ экспериментальных и теоретических данных показал, что влияние конструктивных и режимных параметров на работу отсеков с сопловым парораспределением остается недостаточно изученным. Полученные результаты дают основание полагать об имеющемся резерве повышения экономичности указанных отсеков за счет совершенствования их конструкции. Поэтому экспериментальные исследования отсеков с РС являются актуальными и представляют определенный практический интерес.

Объект исследования. Объектами исследования являются:

• изолированная парциальная ступень;

• парциальная турбинная ступень с расположенной за ней камерой и последующим направляющим аппаратом (НА) ступени давления (СД).

Цель работы:

Повышение экономичности ЦВД паровой турбины за счет совершенствования отсека с сопловым парораспределением.

Задачи исследования :

• исследование парциальной ступени в изолированных условиях с целью определения ее эталонных и суммарных характеристик;

• исследование влияния межступенчатого расстояния на работу элементов отсека РС — камера — СД;

• исследование влияния входной окружной неравномерности, обусловленной парциальным подводом рабочего тела (р.т.), на коэффициент неравномерности и потери энергии в камере с последующем НА СД;

• исследование влияния геометрических параметров камеры на уровени окружной неравномерности потока и потерь энергии;

• исследование влияния режима работы РС на характер распространения потока в камере.

Для решения поставленных задач потребовалось:

• разработать методику экспериментальных исследований и программу обработки опытных данных;

• определить интегральные характеристики РС в составе отсека и при работе в изолированных условиях;

• исследовать влияние режима работы РС и межступенчатого зазора на характер течения потока в отсеке.

Методы исследования и достоверность полученных результатов.

Решение поставленных задач выполнялось с использованием разработанной программы проведения экспериментов для изучения суммарных характеристик моделей ступеней в изолированных условиях и при их совместной работе в отсеке, анализа структуры потока в характерных сечениях ступеней и камеры.

Достоверность полученных результатов обеспечивалась применением современной измерительной техники, повторяемостью опытных данных, проведением оценки погрешности измерений, сопоставлением полученных результатов с данными других исследователей.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

• разработана классификация существующих конструкций камер за РС, сделаны обобщения и установлены закономерности их проектирования;

• установлено влияния межступенчатого зазора на экономичность работы РС;

• обнаружено влияние режима работы РС и межступенчатого зазора на окружную неравномерность параметров р.т. за НА СД.

Практическая значимость работы заключается в том что:

• обоснованы и исследованы геометрические и режимные параметры, оказывающие влияние на характер течения потока в отсеке паровой турбины с сопловым парораспределением. Определены их оптимальные значения, позволяющие снизить коэффициент потерь энергии на 40%, неравномерность параметров потока на 35%;

• разработана, создана и оснащена измерительными системами материально-техническая база для исследования модельных отсеков паровых турбины малой мощности с сопловым парораспределением.

• предложены конструктивные решения построения РС и камеры за ней, позволяющие повысить КПД ЦВД паровых турбин.

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты работы могут быть использованы при проектировании новых и модернизации эксплуатируемых турбин с сопловым парораспределением.

Личный вклад автора заключается в следующем:

• проведение анализа конструкций отсеков паровых турбин с сопловым парораспределением и составление их классификации;

• проведение экспериментальных исследований РС;

• проведение исследований течения р.т. в камере за РС при различных вариантах ее конструктивного исполнения;

• проведение анализа полученных экспериментальных данных;

• разработке конструктивных решений по совершенствованию камеры за РС.

Автор защищает:

• результаты теоретических исследований характеристик РС и камеры за ней;

• результаты экспериментального исследования течения р.т. на выходе из исследуемого отсека;

• результаты влияния режимных и геометрических параметров на характер работы элементов отсека;

• решения по совершенствованию конструкции отсеков паровых турбин с сопловым парораспределением.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях:

1. Региональная конференция «Достижения молодых учёных в развитии инновационных процессов в экономике, науке, образовании», Брянск, БГТУ, 11−13 октября 2010 г.

2. XVIII Школа семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в новых энергетических технологиях», Звенигород 23−27 мая 2011 г.

3. Заседание кафедры «Тепловые двигатели» БГТУ сентябрь 2011.

4. Научно технический семинар на тему «Повышение экономичности цилиндра высокого давления паротурбинной установки малой мощности на основе экспериментальных исследований», СПбГПУ Санкт-Петербург, СПбГПУ, 06.10.2011.

5. III Международная научно-практическая конференция «Достижения молодых ученых в развитии инновационных процессов в экономике, науке, образовании», Брянск. БГТУ 10−12 октября 2011 года.

Публикации. По результатам диссертационной работы были опубликованы тезисы докладов на различных конференциях, 5 научных статей, в том числе четыре публикации в изданиях из перечня ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 114 страницах текста и содержит 57 рисунков, 7 таблиц и список литературы из 69 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В завершение обсуждения полученных экспериментальных материалов можно констатировать, что:

1. Экспериментальные исследования показали, что условия работы РС приводят к значительной неравномерности параметров потока в ее камере. На величину коэффициента неравномерности определяющее влияние оказывают: степень парциальности, межступенчатое расстояние и режим работы РС.

2. В опытах обнаружено влияние межступенчатого расстояния на экономичность самой РС. При уменьшении МСЗ Д2=2.1 КПД РС снизился на 2%.

3. С увеличением степени парциальности снижается градиент изменения КПД РС. При этом наименьший уровень снижения КПД РС наблюдается при оптимальном МСЗ.

4. В исследованном отсеке обнаружено различное влияние МСЗ на потери энергии в камере за РС. Так при уменьшении МСЗ (Аг <2) величина коэффициента потерь Си увеличивается на 40%, увеличение МСЗ (А? >3,5) приводит к росту потерь энергии на 5−7%. В данном диапазоне МСЗ коэффициент неравномерности давления принимает минимальные значения.

5. В исследованном отсеке установлено влияние режима работы на уровень потерь энергии в исследуемом отсеке. Как показали опыты, наличие положений закрутки потока за РК в пределах 8−10% обеспечило снижение потерь на 7−9%.

6. В целях повышения экономичности работы РС и последующих ступеней давления следует рекомендовать:

• выбор МСЗ осуществлять в пределах 2<&-г <3,5;

• на стадии проектирования принимать меры по обеспечению положительной закрутки потока за РС (100−105°) в пределах рабочего диапазона переменных режимов работы отсека.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , В.И. Оптимальные характеристики парциальной турбинной ступени / В. И. Абрамов, Б. М. Трояновский // Теплоэнергетика. 1962. № 6. с. 36−42.
  2. , Г. Н. Прикладная газовая динамика: Учеб. для втузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука, 1969. — 824 с.
  3. , H.H. Аэродинамические характеристики ступеней тепловых турбин / Н. Н. Афанасьева, В. Н. Бусурин, И. Г. Гоголев и др.- Под общ. ред. В. А Черникова. -Л.: Машиностроение, 1980. 263 с.
  4. Аэродинамика турбин и компрессоров / Под ред. У. Р. Хауторн М.: Машиностроение. 1968. — 742 с.
  5. , В.Н. Влияние неравномерности входного потока на силовые характеристики последующего соплового аппарата /В.Н. Галацан, Д. Н. Пясик, М. С. Коломеец // Теплоэнергетика 1990 — № 9- С.45−47.
  6. , В.Н. Исследование регулировочной ступени совместно с последующим направляющим аппаратом / В. Н. Галацан, В. И. Гольман, Л. А. Зарубин, И. В. Пейчез, Б. К. Релих // Теплоэнергетика. -1985-№ 7- С.61−63.
  7. Гоголев, И. Г, Характеристики двухступенчатого отсека и его второй ступени при парциальном впуске первой ступени / И. Г. Гоголев, A.M. Дроконов, В. В. Тарасов // Теплоэнергетика. 1983. — № 6. — С. 2426.
  8. , И.Г. Опытные характеристики парциальной турбинной ступени с противовентиляционным кожухом// Электрические станции. -1976.-№ 7. -С. 19−20.
  9. Ю.ГОСТ 8.563.1- 97. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения.
  10. ГОСТ 8.563.2- 97 Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств.
  11. , A.B. О влияние неравномерности на характеристики турбинных решеток / A.B. Губарев, Ли Цай Сю // Теплоэнергетика. 1963. -№ 6. -С. 46−48.
  12. , М.Е. Исследование ступеней турбин с кольцевыми диффузорами / М. Е. Дейч, Г. А. Филиппов, В. И. Абрамов // Теплоэнергетика. 1963. -№ 10.-С. 18−23.
  13. , Д.Е. Исследование турбинных решеток при неравномерном поле скоростей /Д.Е. Дейч, В. И. Никитин // Известия вузов. 1971. -№ 7. -С. 111−114.
  14. , Л.А. Неоднородность потока, обтекающего решетку профилей// Котлотурбиностроение. 1950. -№ 1. -С. 15−17.
  15. , B.C. О потерях у концов дуги впуска в турбинной ступени с парциальным поводом рабочего вещества // Судостроение. 1961. -№ 1. -С. 30−33.
  16. , О.Н. Воздушные и газовые турбины с одиночными соплами / О. Н. Емин, С. П. Зарицкий. -М.: Машиностроение, 1975. -216 с.
  17. Емин., О. Н. Выбор параметров и расчет осевых турбин для привода агрегатов. М.: Оборонгиз, 1962. — 72 с.
  18. , B.B. Применение численного моделирования пространственных течений вязкого газа для совершенствования элементов проточной части ЦВД турбины Т—100—130/ В. В. Ермолаев, H.H. Гудков,
  19. A.Н. Бабиев и др. // Международная науч.-техн. конф. «Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования» (19−22 сентября 2006, Харьков). CD-ROM. — 11с.
  20. , А.Е. Влияние входной неравномерности потока на величину потерь энергии в каналах различной формы / А. Е. Зарянкин, Б. Ф. Барановский, Н. И. Тюфяков // Известия вузов энергетика. 1980. -№ 1.-С. 74−77.
  21. , А.Е. Некоторые возможности повышения КПД проточных частей паровых турбин/А. Е. Зарянкин, В. А. Зарянкин, Б. П. Симонов, Зарянкин А. Е., Зарянкин В. А., Симонов Б. П. // Теплоэнергетика. 2003. № 6.-С. 6−11
  22. , Г. Е. Модельные испытания судовых турбин и машин.- JL: Судостроение, 1965. 194 с.
  23. , JI.B. О расчете парциальной ступени турбины с подсосом рабочего тела // Изв. вузов энергетика. 1959. -№ 9. -С. 69−73.
  24. , И.И. Теория турбомашин. Л.: Машиностроение, 1972. -536 с.
  25. , И.И. Влияние аэродинамического следа на обтекание турбинных решеток профилей // Аэродинамика проточной части паровых турбин. 1955 -С.22−30
  26. , Н.П. Сплайны в теории приближения.- М.: Наука, 1 984 352 с.
  27. , А.Г. Влияние периодической нестационарности потока в турбинной ступени на потери активных лопаток // Известия ВТИ. -№ 1. -С. 1−8.
  28. , Р.В. Влияние условий входа потока на работу турбинной ступени / Р. В. Кузьмичев, A.A. Терешков // Известия Вузов энергетика. -1968,-№ 12,-С.114−117.
  29. , В.П. Исследование потерь в решетки направляющих турбинных лопаток при неравномерном потоке на входе // Теплоэнергетика. -1961. -№ 4. -С.31−36.
  30. , A.C. Неравномерность потока на входе в решетку профилей /A.C. Ласкин, И. Н. Афанасьева // Известия вузов энергетика. 1970. -№ 11. — С.55−60.
  31. , A.M. Некоторые результаты испытания турбинной ступени с парциальным подводом рабочей среды / A.M. Леонков, В. Ф. Степанчук, В. Ф. Кравец // Известия вузов энергетика. 1962. № 9. -С. 72−78.
  32. , Л.Г. Механика жидкости и газа М.: Наука, 1970. — 904 с.
  33. , Н.М. Влияние расстояния между соседними группами сопел на потери энергии от парциального подвода рабочей среды в турбинных ступенях / Н. М. Макаров, И. К. Терентьев, Ю. А. Марченко // Известия вузов энергетика. 1966. № 1. — С. 54−57.
  34. , Н.М. Теория и расчет турбинных ступеней. М. — Л.: Машгиз, 1963.- 156 с.
  35. А.Д. Вентиляционные потери в турбинной ступени //Энергомашиностроение 1962 — № 6. — С.29−32
  36. , А.Д. Определение потерь в парциальной осевой турбинной ступени // Энергомашиностроение. 1974. — № 6. — С. 9−11.
  37. П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий., И. А. Зограф. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.
  38. , А.Н. Разработка и исследование систем нерегулируемых отборов турбин ТЭС и АЭС: Автореф. дисс.. канд. техн. наук. М., 1990.-20 с.
  39. , А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока (приемники давления) и скоростного напора. — М.: Машиностроение, 1972. 332 с.
  40. , Н.Ф. Приборы для измерения давления, температуры и направления потока в компрессорах. М.: Оборонгиз, 1962. — 184 с.
  41. , В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978.-704 с.
  42. , Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968. — 288 с.
  43. , Д. Н. Исследование влияния сопротивления за сопловой решеткой на её силовые и энергетические характеристики / Д. Н. Пясик, М. С. Коломинец // Энергомашиностроение. 1983.-№ 6.-С. 10−11.
  44. , С.Ш. Оценка погрешности при определении КПД проточной части турбины / С. Ш. Розенберг, Л. А. Хоменюк, О. И. Мороз и др. // Теплоэнергетика. 1981. — № 2. — С. 59−61.
  45. , Л.И. Методы подобия и размерности в механике.- М.: Наука, 1977.-440 с.
  46. , Л.И., Об осреднении неравномерных потоков газа в каналах / Л. И. Седов, Г. Г. Черный // В сб.: Теоретическая гидромеханика.- № 12. Вып. 4.- М, 1954.- С. 27−42.
  47. , М.Т. Работа центробежной компрессорной ступени в условиях неравномерности потока на входе. // Известия вузов энергетика. 1960, № 3, -С. 134−142.
  48. , И.К. Влияние степени парциальности на реактивность турбинной ступени // Теплоэнергетика. 1962. № 3. — С. 18−20.
  49. , И.К. Исследование активных ступеней с парциальным подводом рабочей среды // Энергомашиностроение. 1960. -№ 4. С. 21−23.
  50. , И.К. Исследование структуры потока в зазоре на краях активной дуги ступени с парциальным подводом // Известия вузов энергетика. 1959. -№ 11. -С. 94−99.
  51. , И.К. Потери на трение и вентиляцию рабочих колес турбин// Изв. вузов. Энергетика 1959 — № 7. — С. 74−79.
  52. , В.И. Теплотехнические испытания котельных агрегатов / В. И. Трембовля, Е. Д. Фингер, A.A. Авдеева. М.: Энергия, 1977. — 296 с.
  53. , Дж. Машинные методы математических вычислений /, Дж. Форсайт, Малькольм, Моулер К. М.: Мир, 1980. — 280 с.
  54. , B.B. Влияние защитного кожуха на эффективность / В. В. Фролов, Е. А. Игнатьевский //Известия вузов энергетика. 1975-№ 1. -С. 122−128.
  55. , В.В. О краевых потерях энергии в турбинных ступенях с парциальным впуском / В. В. Фролов, Е. А. Игнатьевский // Теплоэнергетика. 1971. № 1. с. 77−79.
  56. , В.В., Влияние защитного кожуха на эффективность В.В. Фролов, Е. А. Игнатьевский //Известия вузов энергетика. 1975-№ 1- С. 122−128.
  57. Дж. X. Осевые турбины. М.: Машиностроение, 1972.-208 с.
  58. , А.Н. О влиянии начального пограничного слоя на потери энергии в турбинной решетке / А. Н. Шерстюк, Г. М. Смирнов // Известия вузов энергетика. 1979. — № 3. — С. 20−25.
  59. , Ю.И. Исследование вентиляционных потерь в газовых турбина // Силовые установки вертолетов. Оборонгиз 1959.
  60. , A.B. Паровые турбины. 5-е изд., доп. и подгот. к печати проф. Трояновским. -М.: Энергия, 1976. — 368 с.
  61. , Г. И. Влияние неравномерного водного профиля скоростей на работу турбинной ступени// Аэродинамика проточной части паровых и газовых турбин под ред. И. И. Кирилова. 1958. -С. 173−181.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!