Зысин В.А. - Вскипающие адиабатические потоки, страница 28

На рабочем участке стенда могут быть установлены различные варианты исследуемых инжекторов, разгонных сопл, а также лабораторная гидропаровая турбина. Для измерения температуры насыщенной жидкости использовались предварительно тарнрованиые совместно с потенциометром ПП-03 (класс 0,05) или ЭПП (класс 0,5) хромель-копелевые термопары, Для измерения давления воды и парожидкостного потока применялись образцовые манометры (класс 0,35) и в некоторых случаях — групповой регистрирующий манометр ГРМ-2. Расходные характеристики определялись с помощью мерных баков. По.чное давление в парожпдкостном потоке измерялось трубкой Прандтля методом «пролива» (47), Смысл метода заключается в уравновешивании известного давления жидкости, вытекающей из трубки полного напора, с полным давлением встречного двухфазного потока.

На рпс. 5.8, о показано усовершенствованное устройство для замера полного давления методом нролпва (58(. Данное устройство позволяет получить значение полного давления по сечению потока в высоковлажном паре. Основные элементы устройства: воздушный баллон 3, редуктор 6, емкость 9, выполненная из нержавеющей стали, и фильтр 11. Замер полного давления осуществляется следующим образом.

Открываются попиостью вентили 7, 4, 2 и 1. Редуктором б устанавливается такое давление воздуха в баллоне 9, чтобы расход воды пз него был минимальным. После этого закрывается вентиль 2 и крапом тонкой регулировки б посредством выпуска части воздуха устанавливается давление, прп котором расход из мерной стеклянной трубки 3 равен нулю.

При замере давления записывались два показания — при холодной трубке полного напора и прн теплой. Разница в замерах, как правило, не превышала 0,01 кГ/см'. Заполнение баллона 9 водой осуществлялось из водопроводной магистрали через кран 12 при открытых кранах 10, 5 и 4, Статическое давление по длине тракта измерялось капил. лярной трубкой с координатником; трубка перемешалась электроприводом. Для замера среднеинтегральиой скорости парожидкостиого потока на выходе из сопл и иасадков применялось устройство, позволяющее посредством перемещения испытуемых объектов определять реактивную силу струп, Режимные параметры иа стенде изменялись в следующих пределах: расход горячей воды до (000 кг/ч, расход холодной воды до 4000 кг/ч, давление горячей воды до (2 кГ/смэ при ио температуре насыщения или с недогревом до 30'С, давление холодной воды до 4 кПсм', противодавленпе за соплами и насадками изменялось от 0,2 кГ/смх до давления на входе в рабочий участок.

Экспериментальные данные по расходным и динамическим характеристикам испытанных на стенде сопл и иасадкоп приведены в предыдущей главе. Ниже излагаются результаты исследования камеры смешения, диффузора и внешних характеристик водо-водяного инжектора. С использованием результатов опытных данных сделана попытка уточнения методики расчета такого инжектора.

Исследование камеры смешения было начато с изучения процессов, происходящих при истечении струй вьюоковлажного пара и холодной воды в атмосферу. На рис. 5.9 показано изменение полного давления в сечениях смешиваемых потоков при различных коэффициентах инжекцни. В верхней части рнс. 5.9 схематически показана конструкция сочленения центрального разгонного сопла с периферийным кольцевым каналом.

подающим холодную воду. Кривые на трафике показывают полное давление и относятся к сечениям, определяемым линейным размером Е. Рис. 5.9, а и 5.9, б относятся соответственно к малому и большому коэффициентам инжекцпи. Из рпс. 5.9 видно, что расчределение полного давления существенно зависит от условий конденсации, которые меняются по сечению струи. При большем козффициеите пижекцип конденсация парожилкостного потока происходит более пптенснгно и минимальное сечение струи. которому соответствует наибольшее давление потока, имеет меньшую протяженность.

На рис. 5.10, а показано распределение температуры смешиваемых потоков прп постоянном козффиииенте инжекции, Хорошо видно, что парожидкостная струя имеет существенную термическую неравновесность по сечению. Анализ изменения давления н температуры по оси симметрии смешиваемых струй (см.

рис. 5.10, б) показывает, что максимум полного давления смещен относительно точки, где темпера- тура Влияние длины камеры смешения на выходное давление инжектора прп различных козффицпентах инжекпии, фиксированных проходных сечениях и неизменной геометрии днффузора показано на рнс. 511. Как видим, с уменьшением длины камеры смешения давления за инжектором повышается. Наблюдается некоторое увеличение коэффициента инжекцпп, требуемого для получения максимального давления при уменьшении длины камеры смешения.

Отметим, что камера смешения наименьшей длины в этих исследованиях имела угол конусности о.= )3 . Увеличение скорости пассивного агента приводит к умснь- шению ударных потерь, в результате чего давление па рйга '" ~ "~й '-.ргм выходе из инжектора должно у 2ргрг повышаться. Это обстоя<ельство наглядно иллюстрируется рис. 5.!2. Кривые г', 2, 3 на ар рнс. 5.!2 построены для одинаковых параметров горячей жидкости на входе в инжектор и различных выходных сечений пассивного сопла. При фиксированном коэффициенте 2 .2 ' 6' + 2 д 2 л р,мм д й' Ю ао ед м 25 тм еи мох,жч р а р е 2 гг 2 е р,ирг Рис. 5,10.

Температура парожндкостной смеси в различных сечениях за разгонным соилом 1а) и изчскекие полного давления н температуры вдоль его продольной осн (о) прн заданном коэффициенте инжекцин Рис. 5.9. Изменение полного давления иарожиккостиой смеси по поперечному сечению струи (г)г =35 мм; огр'=15 мм): а — рм-7 кГ/с;р; гм мази с.

и, Э,ма «гкл д — рм=т кг)см"", !г -гаа,а с; м,-сдав кг)с инжекции, равном, наприл/ер, ),2, скорость пассивного агента для кривой! составляла 26 и/с, для кривой о — 5 51)с. Исследование диффузора с длинным цилиндрическим участком было начато с определенн» гидравлических характеристик )рис. 5.)3), Длина цилиндрического участка диффузора составляла 52 мм, диаметр 4,5 мм, угол расширения диффуэориой части 6', диаметр иа выходе )2 мм. Диффузоры выполнялись как из металла, так и из органического стекла, что позволяло наблюдать поток :визуально, Коэффициент пгцравлнческого сопротивления цилиндрического участка, определенный по формулам гидравлики, удовлетворительно согласуется с опытнымп данными' )кривые 1, 2), Прп исследовании диффузора в составе инжектора без внешнего сопротивления определялось изменение статического давления вдоль цилиндрической части в зависимости от коэффициента инжекцни, Как и следовало ожидать, с ростом коэффициента инжекции статическое 'давление в цилиндрическом канале уменьшается.

Во всех случаях процесс в канале был практически нзобарным, что косвенно подтверждает наличие термической неравновес- 1/,В в /В.В - /йз с4. В,е бв гг л Рнс 5.11. В.сивине азины камеры смешения иа в!Оконное завяенне инжектора 1рм=а кг/смс: /е~=166с С; /сз4 т —:9 С; Асс=4,5 мм): ! — !.Зтмм:3 — /к!Озм,а — /. к.с 1тн мм 1 г Рнс. 5 !2. Влияние скорости пассивного агента па внешние характеристики ни- жектоРО 1ос, р*=З 5 мн; А.мс=4 5 мм; /к.с=166 мм; азз>аз»аз! — зазоРы, характеризующие вяощааь сопя пас.

сивното агента): !, К 3 — Р =8 «Г/см', !м !65-. !*Г С: /Л 8-:18*С: С. 3 — рм '! кг/см': сс~ 166 . !89'б: !м 10!-!1'С; б — Р =6 КГ/СМ"; !а=15ЗС.15Г С: !и 8'С 143 ности потока (кривыс д, 4, 3). На ряс. 5,13 показано и изменение давления в скачке конденсации прн наличии протпвозавлсння (кривые 3, б, 7). Замеры тему!»рпт! р!! $1:ут;гч ".кого давления в цплпндрн. 1 а,'и гг Зг 4$7 бг О)У (гчи 8/гг! Рис. Э.)Э. Распределение стауаческо)о давления ио длине диффуаора ($/г „„. = =4,5 мм): ! — ЧОаОД«аа ИОДа (Рчг $.0 $$Г/СЧ-: !» )4.5 С. 0.$24 кг/с); -' — ао.$од«ая вова (р,! 24 КГ/СИЧ !и $2'С: М! 0,158 ЛГ/С)! 8 — ГгРачаа вод!е (беа скачка конде«сана«: Ри У кГ/смо !«=164'С; р,г $,90 кГ/сч:: !ми -и'С! «-О,)ЧО кг/с! «=!)! 4 - горччаи во.

да (бее скачка «ондеисаиии: рм У кГ/си-'! б:$=!55*С! ри )Д кГ/сич !и 15'С; и, =.9,171 «г/с: й 1,12); 5 — горячая «ода !со скачком ко«денс«они: ри У «Г/смч ги 165 166 С; ри 18 «ГМ»» $«=М С, н! О,!69 кг/с: и 097); е' — горячая вода (со СнаЧКОИ ЛОНДЕНСаанм; Рч 7 ! Г/Снг! !и 156'С рм 1.8 кГ/смп !м=1)'С; и, 0$Ю к /с\! У вЂ” горячая иода 1со о ачкол! «онденсаинн. р --7 кГ/сми $«=166; р„!.=08 «Г/счп 15 —:14'с; !а 92!9 «г/с )л2): 8 — горя- чая аида (бе! скачка конде«свини). «- $.92, р«=7 «Г/слг: !ч,-)бтС; р„=2 «Г/ело. =.12" С: .=ОД 144 ческом участке диффу.

вора (рнс. 5,14) показали, что измеренному давлению соответствует температура, несколько меньшая температуры насыщения. Это обстоя- тельство лншнии раз указывает на термическую неравновесность потока. 1)вменение температуры в скачке конденсации не. значительно, и при коэффициенте инжекцни для ялодо.водяных инжекторов, равном прнблизи- ,тельно 1,5, процесс может считаться иэотермнчески и (рис. 5.15).

Экспериментально ус. тановлено, что при давле- нии горячен воды р,) =6 кГ/см2 и температуре /О! = 153 —: 154' С оптимальное значение относительной длины цилиндрической части днффузора лежит в пределах 1,($)7„=- =3 —:9. Естественно. что протяженность скачка в самом общем случае будет зависеть как от структуры, так н от скорости парожндкостной смеси перед скачком конденсации (рис.

5,16), Результаты, приведенные на этом рисунке. полу. чены па инжекторе с короткой камерой смешения (1«,=52 мм), Таким образом, подтверждено высказанное выше предположение о существенном влиянии длины цилиндрического участка дпффузора па потери энергии в инжекторе. По опытным данным, характеризуюшпм состояние водяно. го потока в диффузоре, было рассчитано паросодержаппс потока в конце камеры смешения, оо 1 йу Рис. 5.15. Зависимость аамспення темнературы в скачке уплотнения от кооффяциента иижекцни (ям=- =7 кг7смо; то|=-155оС; Гоо=.14 —: —:25о С; Рот=О, —;1.! кг!сосо) Рис. 5.14.