Диссертация (Безлопаточные центробежные ступени для турбодетандеров малой мощности)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Безлопаточные центробежные ступени для турбодетандеров малой мощности". PDF-файл из архива "Безлопаточные центробежные ступени для турбодетандеров малой мощности", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве СПбПУ Петра Великого. Не смотря на прямую связь этого архива с СПбПУ Петра Великого, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО»На правах рукописиСмирнов Максим ВикторовичБЕЗЛОПАТОЧНЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ СТУПЕНИ ДЛЯТУРБОДЕТАНДЕРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИСпециальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановкиДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИКАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУКНаучный руководитель:д.т.н.
Г.А. ФокинСанкт-Петербург20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................. 41. АНАЛИЗПРОБЛЕМШИРОКОГОВНЕДРЕНИЯТУРБОДЕТАНДЕРНЫХЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ ....................................................... 101.1. Оценкапотенциалавыработкиэлектрическойэнергиинаобъектахгазотранспортной системы с помощью детандер-генераторных агрегатов .................. 111.2. Подогрев газа перед ДГА, необходимость и возможные решения ......................
151.3. Определение востребованного мощностного диапазона детандер-генераторныхагрегатов ............................................................................................................................... 221.4. Определение конструктивного облика детандер-генераторных агрегатов малоймощности ..............................................................................................................................
251.4.1. Обзор установок ДГА малой мощности ............................................................ 261.4.2. Общая компоновка ДГА, частота вращения турбины и электрогенератора . 271.4.3. Оптимальное количество ступеней турбины ДГА малой мощности ............. 301.4.4.
Тип турбины ДГА ................................................................................................ 301.5. Выводы по Главе 1 и постановка задач исследования............................................ 402. ПОДХОДКПРОЕКТИРОВАНИЮИМЕТОДИКИРАСЧЕТНОГОИССЛЕДОВАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНО-РЕАКТИВНЫХ ТУРБИН МОЩНОСТЬЮ ДО100 кВт .................................................................................................................................. 422.1. Первичная оценка геометрических и режимных параметров ЦбРТ .....................
442.2. Подход к описанию свойств рабочего тела ............................................................. 522.3. Одномернаяматематическаямодельрасчетапараметровцентробежно-реактивной турбины ............................................................................................................ 552.3.1. Рабочий процесс в ЦбРТ и его особенности ..................................................... 552.3.2. Исходные данные для расчета и описание модели ..........................................
592.3.3. Потери дискового трения .................................................................................... 662.3.4. Потери от утечек рабочего тела ......................................................................... 682.3.5. Определение эффективности .............................................................................. 702.4. Исследование ЦбРТ методами численного моделирования .................................. 722.4.1. Существующие подходы к моделированию турбулентности ......................... 722.4.2.
Ограничения численного моделирования турбомашин................................... 742.4.3. Определение методики численного моделирования исследуемого объекта . 812.4.4. Методика обработки результатов численного моделирования исследуемогообъекта ............................................................................................................................. 8632.5. Верификация одномерной математической модели и методики трехмерногочисленного моделирования ЦбРТ ...................................................................................... 882.5.1.
Анализ режима течения в ЦбРТ СТ-2М ............................................................ 942.5.2. Анализ неточностей одномерной и трехмерной методик моделированияЦбРТ ............................................................................................................................... 962.5.3.
Верификация численного моделирования потерь трения диска..................... 992.5.4. Выводы по верификации одномерной модели и методики трехмерногочисленного моделирования ЦбРТ ............................................................................... 1012.6. Выводы по Главе 2 ................................................................................................... 1023. ИССЛЕДОВАНИЕ НАТУРНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-РЕАКТИВНОЙ ТУРБИНЫ ВСОСТАВЕ ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНОГО АГРЕГАТА ............................................
1043.1. Характеристики натурной центробежно-реактивной машины и их анализ ....... 1103.2. Анализ режима течения и режимных параметров ЦбРТ ...................................... 1153.3. Основные источники потерь, направления совершенствования ЦбРТ............... 1203.4.
Выводы по Главе 3 ................................................................................................... 1254. РАЗРАБОТКАМЕРОПРИЯТИЙСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯЦЕНТРОБЕЖНО-РЕАКТИВНЫХ ТУРБИН В СОСТАВЕ ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНОГО АГРЕГАТА .......................................................................................................................................... 1264.1.
Разработка и численная апробация осевого диффузора ЦбРТ ............................ 1264.1.1. Факторы, определяющие режим течения в диффузорах ............................... 1264.1.2. Подход к моделированию диффузора ЦбРТ ................................................... 1284.1.3. Проектирование диффузора ............................................................................. 1304.1.4. Режим течения в осевом диффузоре ЦбРТ и эффективность разработанныхвариантов ....................................................................................................................... 1334.1.5. Оценка мощности и эффективности ЦбРТ при работе с диффузором.........
1354.2. Улучшение технологичности и характеристик уплотнений ЦбРТ ..................... 1384.2.1. Конструкция ступенчатого лабиринтного уплотнения.................................. 1384.2.2. Подход к численному моделированию уплотнений ...................................... 1394.2.3. Показатели работы ступенчатого лабиринтного уплотнения ....................... 1414.2.4. Дальнейшее совершенствование бесконтактных и применение контактныхуплотнений .................................................................................................................... 1434.3. Выводы ......................................................................................................................
145Заключение.............................................................................................................................. 147СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ................................................................. 149ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................................ 1534ВВЕДЕНИЕВ соответствии с данными BP Statistical Review of World Energy 2016 [53], потреблениеприродного газа в мире возросло в 1,5 раза за последние 25 лет, рисунок 1.1, и заметнатенденция дальнейшего увеличения потребления. В 2015г было потреблено порядка3500 млрд. м3 природного газа, что эквивалентно около 38 000 ТВт∙ч энергии.
По данным EIA[106], в перспективе до 2040г. потребление природного газа в мире возрастет с текущегозначения 132∙10e15 BTU/год (около 38 000 ТВт∙ч) на 63% до значения 215∙10e15 BTU/год (около63 000 ТВт∙ч).Рисунок 1.1 – Статистика мирового потребления природного газа [53]Рост потребления газа ставит проблему развития и увеличения эффективностигазотранспортной системы, в том числе, за счет использования вторичных энергетическихресурсов (ВЭР).
В России транспорт газа от месторождений конечному потребителюосуществляется преимущественно посредством трубопроводной газотранспортной системы.Протяженность газотранспортной системы России составляет 171,2 тыс. км, на нейфункционирует 250 газокомпрессорных станций, суммарная установленная мощность агрегатовгазотранспортной системы составляет 46,2 тыс. МВт [31]. При транспорте газа трубопроводнойсистемой на компрессорных станциях (КС) газ сжимается до высоких давлений (5,4…10 МПа)5для уменьшения удельного объема газа и, таким образом, потерь трения и затрат на транспорт.На сжатие газа расходуется значительная энергия. При удаленном транспорте газа, например,от месторождений Ямала до потребителей в Западной Европе, до 6…7% транспортируемогогаза расходуется на работу газоперекачивающих агрегатов [42].
