Конденсационная установка

1 Конденсационная турбулентность рассмотрена в § 3.2 и 6.1, конденсационная нестационарность — в § 3.3 и 6.2.

Изложенные соображения позволяют предположить, что возникновение жидкой фазы порождает некоторый особый механизм -«конденсационной» турбулентности. Термин «конденсационная турбулентность» является условным и призван подчеркнуть особый физический механизм рассматриваемого явления возрастания амплитуд пульсаций в конденсационном процессе. При этом необходимо иметь в виду, что здесь не рассматривается периодическая конденсационная нестационарность, возникающая в соплах Лаваля при небольших сверхзвуковых скоростях и обусловленная перемещениями скачков конденсации ',[67, 124]. Следует отметить, что зона максимума гидродинамической турбулентности не может совпадать с зоной зарождения конденсационной турбулентности, расположенной в более холодных участках пограничного слоя, смещенных в направлении его внешней границы. Малая вероятность появления жидкой фазы в зоне максимальных турбулентных пульсаций скоростей в пограничном слое объясняется тем, что эта зона расположена вблизи стенки, где температура паровой фазы близка к температуре торможения. Не подлежит сомнению существование тесной связи и взаимодействия конденсационной и гидродинамической турбулентности (см. § 6.1).

3.4. КОНДЕНСАЦИОННАЯ НЕСТАЦИОНАРНОСТЬ В СОПЛОВЫХ РЕШЕТКАХ ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования показывают, что причинами дополнительных потерь кинетической энергии в реальных проточных частях на влажном паре являются: 1) неравновесность процесса расширения в решетках ступени; 2) появление скачков конденсации при сверхзвуковых скоростях; 3) скольжение, коагуляция и дробление капель в сопловой решетке, зазоре и рабочей решетке; 4) увеличение трения в пространственных пограничных слоях на поверхности лопаток, особенно значительное при наличии пленок; 5) торможение капельным потоком рабочей решетки; 6) специфическая конденсационная нестационарность и генерируемая в процессе конденсации турбулентность; 7) увеличение утечек через надбандажные, диафраг-менные и концевые уплотнения; 8) нарушение расчетного (оптимального) обтекания профилей решеток; отклонение параметров в зазорах от расчетных значений; 9) увеличение выходных потерь; 10) эрозионные повреждения сопловых и рабочих лопаток.

Конденсационная ! нестационарность рассматриваемого типа может возникнуть только в межлопаточных каналах с малыми углами раскрытия сверхзвуковых участков (см. гл. 6). В сопловых решетках с суживающимися межлопаточными каналами такая нестационарность при MI < 1,1 возможна под воздействием внешнего источника возмущений — рабочей решетки.

В соплах Лаваля с косым срезом при малых скоростях расширения в сверхзвуковой части также возникает конденсационная нестационарность. Однако количественные характеристики нестационарного процесса имеют существенные особенности. Так, приведенные на рис. 6.13 зависимости амплитуд пульсаций Дрс/(>еа) резко отличаются от кривых на рис. 6.8, полученных_для сопла с прямым срезом. На режимах еа^0,48 амплитуды Д/7С/ фиксируемые датчиком 2, качественно меняются в зависимости от е0 так же, как и для сопла 1 (см. табл. 6.1). Максимальные значения Дрст' отвечают_режиму еа = 0,48. В области / (еа^0,5) резонансное возрастание ДрСт' в косом срезе (датчик 4) отвечает интервалу eG = 0,344-0,47; в этой области режимов частота перемещений конденсационного скачка кратна частоте пульсаций в зонах отрыва S\ и S2 и, следовательно, частоте перемещений скачка в косом срезе

Важным результатом опытов является тот факт, что при га^ 5*0,34 датчик 2 показывает вблизи критического сечения пульсации, вызванные миграцией конденсационного скачка, а датчик 4 подтверждает отсутствие соответствующих пульсаций в косом срезе. Следовательно, конденсационная нестационарность за пределы сечения Л (т. е. в косой срез) не распространяется. Резонанс в области //, возникающий при совпадении (или кратности) частот пульсаций в отрывных зонах Si и S2 и перемещений скачков уплотнения в расширяющейся части, оказывается наиболее значительным, причем все датчики отмечают повышение давлений. Значительно уменьшилось отношение давлений, отвечающее резонансу в области // (еа = 0,5ч-0,62).

В суживающемся сопле № 3 с косым срезом (см. табл. 6.1) при еа<е# конденсационная нестационарность не обнаружена. Этот результат подтверждает данные, приведенные в § 3.2 для решеток с суживающимися каналами. Вне зависимости от еа конденсационные скачки стационарно располагаются в волнах разрежения ABC. ' Вместе с тем форма конденсационного скачка и его-положение относительно выходного сечения зависят от еа- Значения Еа периодически меняются в результате пульсации в отрывных зонах S\ и S2 (рис. 6.16, а). Вблизи стенки косого1 среза конденсационный скачок сохраняет неизменную форму, а его элемент,, примыкающий к свободной границе, пульсирует и периодически исчезает. Эти результаты выявляют другой тип конденсационной нестационарности при околозвуковых скоростях, обусловленный пульсациями параметров на свободных границах.

паре. Однако во втором случае значения Д^с/ существенно снижаются, в особенности при 8а = 0,65. Этот результат также подтверждает, что в суживающемся сопле с косым срезом, в котором отсутствует вторая твердая граница расширяющейся части, описанная выше, конденсационная нестационарность (миграция конденсационных скачков) не возникает.

6.3. КОНДЕНСАЦИОННАЯ НЕСТАЦИОНАРНОСТЬ

При состоянии насыщения на входе в расширяющейся части каналов возникает конденсационная нестационарность. Установлено, что перемещение конденсационных скачков происходит только в пределах межлопаточных каналов, т. е. до косого среза (рис. 6.17,6, в); в косой срез, как и в случае одиночного сопла, конденсационные скачки не проникают. В исследованной решетке при Ея^0,54 система колеблющихся адиабатных скачков перемещается внутрь расширяющейся части каналов и подавляет конденсационную нестационарность (рис. 6.17,г). При еа~0,7 колебания скачков отмечены в горловом сечении. Дальнейшее увеличение еа (eaS*0,7) приводит к исчезновению скачков, т. е. к полностью дозвуковому течению в каналах решетки.

Конденсационная установка предназначена для создания за паровой турбиной / (рис. 20.7) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого теп-лоперепада и повышения термического КПД паротурбинной установки. В конденсационную установку входят конденсатор 2, циркуляционный 3 и конденсат-ный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсатора 5 (обычно это паровой эжектор). Отработавший пар поступает в конденсатор сверху. Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода, пар конденсируется. Конденсат стекает вниз и из сборника конденсационным насосом подается в поверхностные холодильники парового эжектора, а оттуда через систему регене-

КОНДЕНСАЦИОННАЯ УСТАНОВКА -

Общим элементом любой ТЭС является конденсационная установка (рис. 9.2), основное назначение которой — поддержание необходимого разрежения в выпускном патрубке 1 турбины, а следовательно, и в объеме конденсатора 2. На поверхностях труб 3, по которым

Конденсационная установка )едназначена для создания за па-

КОНДЕНСАЦИОННАЯ УСТАНОВКА — совокупность устройств, включающая в себя конденсатор и необходимые для обеспечения его работы насосы, трубопроводы, арматуру, регулирующие и измерит, устройства. К числу наиболее крупных принадлежат К. у., обслуживающие паровые турбины на тепловых электростанциях.

56. Кудреватый Д. М. Энергетическая конденсационная установка с тур-бомашинами. Авторское свидетельство № 159357. — Бюллетень изобретений, 1963, № 24.

а) Конденсационная установка

6) Электростанция с турбогенератором типа АК-25, с надстройкой высокого давления 90 ата, без вторичного перегрева (фиг. 151). Надстройке подлежит конденсационная установка с турбогенераторами типа АК-25 (фиг. 149) 29 ата, 400° С, рассмотренная в примере 2о. Требуется определить мощность турбины высокого давления и повышение к. п. д. всей установки благодаря надстройке.

в) Электростанция с турбогенератором типа АК-25 с надстройкой высокого давления 150 ата и газовым вторичным перегревом (фиг. 152). Надстройке подлежит конденсационная установка с турбогенераторами типа АК-25 (пример 2а).

Оборудование машинного зала размещается в двух этажах. В первом находится конденсационная установка. Перекрытие этого помещения служит полом машинного зала, с которого про-изводится обслуживание турбинных агрегатов. Первоначально это перекрытие выполнялось сплошным, с отдельными люками. На подавляющем большинстве современных электростанций применено островное расположение турбогенераторов с отдельными обслуживающими площадками вокруг турбогенераторов и вспомогательных установок, соединенными переходами.

На энергоблоках мощностью 500— 800 МВт может быть образовано 20—25 функциональных групп. На котельной установке выделяются следующие основные функциональные группы: тягодутьевые установки, встроенные сепараторы, подвод топлива к котлу, горелки, молотковые мельницы, впрыски высокого давления, впрыски промперегрева; на турбоустановке — собственно турбина (прогрев, разворот, нагруже-ние и останов турбины), конденсационная установка, вакуумная система, циркуляционная система, система уплотнений турбины, подогреватели высокого давления. В отдельные функциональные группы объединяются также турбопитательный насос, деаэратор, Пуско-сбросные устройства, система охлаждения генератора. Укрупненная техническая структура УЛУ ФГ показана на рис. 6.75.