Диссертация (1025751), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Уменьшение приводит к тому, что данные каплиначинают слабее проявляться на распределениях коэффициентов скольжения.При начальной влажности y0 = 3,4% и = 1994 (Рисунок 4.22, в) ониотсутствуют, в то время как на режимах с = 3790 (Рисунок 4.21, а), = 2581(Рисунок 4.22, б) четко проявляется область низких коэффициентов скольжениясо стороны спинки лопатки. При начальной влажности y0 = 8,4% поток капель состороны спинки профиля проявляется и на режиме с = 1994 (Рисунок 4.23, в),однако зона его распространения значительно меньше, чем при = 3790 (Рисунок4.23, а) и = 2581 (Рисунок 4.22, б).
Повышение плотности несущей среды, какуже отмечалось выше, увеличивает силу аэродинамического воздействия потокана частицы жидкой фазы. При этом траектории движения влаги сближаются слиниями тока основного потока и, как следствие, угол выхода потока первичных186капель,невзаимодействующихсостенкамимежлопапточногоканала,уменьшается.Данноепредположениеподтверждаетсярассмотрениемтраекторийдвижения капель за сопловой решеткой (см. Рисунки 4.24 и 4.25). При начальнойвлажности y0 = 3,4% капли со стороны спинки профиля, исходящие из точки 1 наРисунке 4.24, при величине = 1994 (при высоком давлении полноготорможения перед исследуемым каналом) движутся под заметно меньшимиуглами, чем при = 3790 и = 2581.
В данном случае траектории частицжидкости (при = 1994) в этой области близки к линиям тока паровой фазы, чтоподтверждает отсутствие крупнодисперсной влаги. При этом, как видно изРисунка 4.24, характер движения капель при = 3790 и = 2581, начинающихдвижение из точки 1, совпадает.Повышение начальной влажности пара до 8,4%, как уже отмечалось ранее,приводит к появлению первичной крупной влаги со стороны спинки профиля при = 1994, что проявляется ростом углов выхода частиц жидкой фазы,движущихся в этой области (см.
точка 1 Рисунок 4.25).Рост начальной влажности способствует увеличению рассогласования угловвыхода капель в кромочном следе при различных значениях параметра (см.Рисунки 4.24, 4.25 траектория 3). Если при y0 = 3,4% расслоение траекторий изэтой точки было незначительное, то переход на y0 = 8,4% приводит к довольночетко наблюдаемой тенденции уменьшения углов выхода капель с уменьшением.Существенное рассогласование в направлении движения капель, исходящихиз точки 2, с изменением параметра наблюдается при всех рассматриваемыхначальных влажностях пара.
При сопоставлении картин перемещения частицдискретной фазы при y0 = 8,4% и y0 = 3,4% определенной закономерностиизменения углов выхода вдоль этой траектории выявлено не было.187Рисунок 4.24.Траектории движения капель за решеткой при начальной влажности y0 = 3,4%188Рисунок 4.25.Траектории движения капель за решеткой при начальной влажности y0 = 8,4%189На Рисунках 4.26 и 4.27 представлены распределения коэффициентовскольжения и размеров крупных капель вдоль траектории, расположенной вкромочном капельном следе (траектория 3 на Рисунках 4.24 и 4.25). Приформировании этих данных использовался аналогичный метод отсеивания частицжидкой фазы по коэффициентам скольжения как и в предыдущем разделе. Приначальной влажности пара y0 = 3,4% (см. Рисунок 4.26) уменьшение приводит куменьшению коэффициентов скольжения непосредственно вблизи выходнойкромки (z = 0,05b).
При этом, как видно из графика, если при максимальномзначении = 3790 величина коэффициента скольжения практически неизменяется по мере удаления частиц жидкой фазы от сопловой решетки, то при = 2581 и = 1994 происходит активное ускорение частиц. Чем большеплотность пара, тем выше градиент скорости капель на начальном участкедвижения (z = 0,05b - 0,11b). Как следствие, в результате активногомеханического взаимодействия фаз, вызывающего дробление дискретных частиц,на режимах с = 2581 и = 1994 средние по концентрации размеры капель вобласти установившегося дисперсного состава (z = 0,11b - 0,19b) в два разаменьше, чем при = 3790. Таким образом, представленные результаты довольноотчетливо отражают степень влияния плотности паровой фазы на характеристикидискретной среды, движущейся за счет основного потока.С ростом начальной влажности до y0 = 8,4% (см.
Рисунок 4.27) характерраспределения параметров жидкой фазы сохраняется. Однако, если при y0 = 3,4%для режимов с = 2581 и = 1994 на участке z = 0,13b - 0,25b (см. Рисунок 4.26)коэффициенты скольжения капель в кромочном следе совпадают, то повышениеначальной влажности приводит к существенному уменьшению ν для = 2581, вто время как скоростные характеристики при = 1994 остаются неизменными.0,8100νd, мкмρ = 3790ρ = 2581ρ = 19940,760,729080ν0,68700,64600,650400,52300,48200,4410z0,40,050,070,090,110,130,150,170,190,210,23Рисунок 4.26.Распределение коэффициентов скольжения и размеров капель вдоль траектории, расположенной в кромочномкапельном следе при y0 = 3,4%00,25190d0,560,8100νd, мкмρ = 3790ρ = 2581ρ = 19940,760,729080ν700,64600,6500,56400,5230d0,48200,4410z0,40,050,070,090,110,130,150,170,190,210,23Рисунок 4.27.Распределение коэффициентов скольжения и размеров капель вдоль траектории, расположенной в кромочномкапельном следе при y0 = 8,4%0,2501910,681924.4.
Обобщенные характеристики крупнодисперсной влаги за сопловойрешеткойНа основе серии проведенных экспериментальных исследований, былиполучены обобщенные характеристики движения крупнодисперсной влаги вкромочном следе для исследуемой решетки (см. Рисунки 4.28-4.31). Здесьвеличина – безразмерный средний диаметр, определяемый по следующейформуле:=0,(4.7)где 0 – средний размер крупнодисперсной влаги, формируемой пародутьевымифорсунками перед исследуемым объектом. Эти данные, в совокупности страекториями движения характерных потоков крупных частиц жидкой фазы (см.Рисунки4.24,4.25),позволяютдовольноподробноописатьпроцессыформирования и движения крупнодисперсной влаги в межосевом зазоре ступени.Представленные характеристики имеют важное практическое применениенаэтапепроектированияпроточныхчастейпоследнихступенейЦНДконденсационных турбин и турбин АЭС.
Их использование позволяет:1.Получить входные треугольники скоростей для крупных капель, темсамым определить зоны активного эрозионного износа рабочих лопаток.2.Выбрать значение межосевого зазора ступени с точки зренияскоростей, углов движения и размеров капель.3.Выбрать на этапе проектирования геометрические характеристики ирежимные параметры систем уменьшения концентрацииэрозионно-опаснойвлаги в потоке: сепарации пленки, вдува греющего пара.4.Полученные параметры движения крупнодисперсной влаги могутбыть использованы как исходные данные для прогнозирования эрозионногоизноса рабочих лопаток [118]: определения степени разрушения материала взависимости от времени работы машины, напряжения в металле при соударениикапли с поверхностью лопатки и так далее.193Рисунок 4.28.Распределение коэффициентов скольжения в кромочномкапельном следе в зависимости от параметра ирасстояния от выходной кромки при начальнойвлажности y0=3,4%Рисунок 4.29.Распределение коэффициентов скольжения в кромочномкапельном следе в зависимости от параметра ирасстояния от выходной кромки при начальнойвлажности y0=8,4%194Рисунок 4.30.Распеделение средних размеров капель в кромочномкапельном следе в зависимости от параметра ирасстояния от выходной кромки при начальнойвлажности y0=3,4%Рисунок 4.31.Распеделение средних размеров капель в кромочномкапельном следе в зависимости от параметра ирасстояния от выходной кромки при начальнойвлажности y0=8,4%195Выводы по работеДанная работа продолжает цикл исследований, направленных на изучениеструктуры дискретной фазы за сопловой решеткой.
Разработан и примененпринципиально новый подход для исследования полидисперсных потоков,который совмещает в себе экспериментальные данные, полученные с помощьюсистемы лазерной диагностики, и информацию о численном моделированиивлажнопарового потока. Получены важные данные о характере движениякрупнодисперсной влаги в межосевом зазоре ступени.По результатам работы можно сделать следующие выводы:1.Доказана возможность применения программного комплекса ActualFlow,реализующегокорреляционныйметодопределениявекторовскоростейдискретных частиц (PIV) для экспериментального определения характеристикполидисперсных влажно паровых потоков в элементах проточных частейтурбомашин.2.Разработанаиапробированаэкспериментально-расчетнаяметодикабесконтактного определения средних размеров крупных капель, которыедвижутся в основном потоке с ускорением и со скольжением по отношению кпаровой фазе.
Для этого выполнена модификация компонентов CFD кода AnsysFluent 14, которая позволила применять численные методы и совмещатьрезультатырасчетовпараметровпаровойфазысрезультатамиэкспериментального исследования характеристик жидкой фазы.3.Получены характеристики потока за сопловой решеткой, которые могутбыть использованы при проектировании ступеней турбин, работающих в областивлажногопара.Экспериментальноопределеныхарактерныетраекториидвижения, распределение коэффициентов скольжения, углов, диаметров крупныхкапель за изолированной сопловой решеткой.4.При проектировании ступени и систем разрушения или удалениякрупнодисперсной влаги необходимо учитывать основные источники крупныхкапель в потоке за изолированной сопловой решеткой и особенности процессових формирования.1964.1Крупные капли со стороны спинки профиля являются первичнойвлагой, формируемой перед исследуемым каналом и пересекающей кромочныйслед лопатки или выбивающей дискретные частицы из него.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
