Повышении начального

При начальной температуре воды 85...90°С (в зависимости от тщательности предварительной дегазации воды) на выходной поверхности образца всегда появляются видимые мельчайшие пузырьки воздуха. С повышением температуры и приближением ее к 100°С число и размеры пузырьков увеличиваются. Они медленно растут, достигают в максимальных случаях диаметра =* 0,6 мм, отрываются и сносятся потоком. При приближении начальной температуры воды к 100° С происходит постепенный переход от выделения газопаровых пузырьков к паровым. Он состоит в том, что число центров образования и частота отрыва пузырьков возрастают, а их максимальные размеры уменьшаются до диаметра меньше 0,1 мм. При повышении температуры от 100 до 102 ° С мельчайшие паровые пузырьки "выбегают" сплошными цепочками и лопаются на поверхности жидкостной пленки, образуя на ней мельчайшую рябь и туман из микрокапель. При дальнейшем повышении начальной температуры практически из каждой поры идут сплошные паровые микроструи, интенсивность которых непрерывно возрастает. Вся поверхность образца равномерно усеяна мельчайшими белыми источниками паровых микроструй. Пленка жидкости на ней набухает, становится рыхлой и белеет. Появляется шум. В дальнейшем интенсивность истечения паровых микроструй еще более возрастает, шум увеличивается. На пленке образуются бесформенные белые скопления размером около 5 мм, быстро сбегающие вниз или отрывающиеся от ее поверхности в виде бесформенных вначале комков. Такой механизм по мере увеличения его интенсивности наблюдается без качественных изменений до предельных исследованных начальных температур воды 180 °С, что соответствует возрастанию массового расходного паросодержания вытекающего двухфазного потока от 0 до 0,15.

Видно, что слиток имеет три структурные зоны: наружную зону мелких равноосных кристаллов, зону столбчатых кристаллов и центральную зону равноосных кристаллов, размеры которой не одинаковы как в поперечном, так и в продольном направлениях. Подобные зоны наблюдаются в слитках различного диаметра (от 30 до 80 мм) при указанных выше режимах заливки и прессования. Протяженность зоны столбчатых кристаллов (Аст) уменьшается при повышении начальной температуры прессформы, снижении температуры заливки и времени выдержки расплава в матрице до приложения давления, а также при увеличении диаметра слитка (рис. 54). Такое влияние объясняется тем, что большинство из перечисленных параметров, например повышение температуры прессформы и увеличение диаметра слитка, способствует уменьшению скорости охлаждения кристаллизующегося расплава.

Результаты экспериментального исследования движения конденсата в решетке соплового аппарата турбины на специальной установке, позволяющей визуализировать поток и производить фотографирование картины течения, опубликованы в статье {Л. 19]. Авторы установили, что конденсат течет в виде слоя по всей высоте лопатки. Исследование его структуры показало, что слой бинарный: по поверхности лопаток воды, а над пленкой — слой с большим содержанием капель. С увеличением скорости пара на выходе из решетки вплоть до MI —1,1 толщина бинарного слоя уменьшается, а при повышении начальной влажности — растет (рис. 4). На выпуклой поверхности профиля пленка значительно тоньше, чем на вогнутой, где собирается более 2/з всей капельной влаги, содержащейся в потоке. С задних кромок лопаток конденсат стекает не в ви-

Со снижением начальной температуры пара располагаемое теплопадение в турбине и на каждой ступени, кроме последней, уменьшается. При неизменной электрической нагрузке растет расход пара. Расчеты показывают, что для промежуточных ступеней при изменении начальной температуры располагаемый тепловой перепад изменяется больше, чем расход пара. В литературе [93] приводятся результаты расчета регулирующей ступени турбины конденсационного типа средних параметров на переменный режим, из которых видно, что при снижении температуры пара с 400 до 380°С располагаемый тепловой перепад уменьшается на 4,8%, между тем как расход пара увеличивается всего на 1,8%. Это приводит к некоторому уменьшению напряжений изгиба в рабочих лопатках от парового потока. Обратная картина получается при повышении начальной температуры пара. В этом случае дополнительным факто-8

По (8.26) был определен перегрев жидкой фазы в критическом сечении Д7У = 7^'р — 7^А при различных недогревах воды на входе при Ро = 1,0 МПа (рис. 8.8) . Как видно, при L/D > 10 перегрев жидкой фазы уже практически не зависит от длины канала истечения, являясь достаточно устойчивым. Интересно отметить, что при больших недогревах (Д? > 40 К) перегрев практически постоянен, т.е. при невысоких начальных температурах вскипающей воды жидкая фаза всегда имеет температуру выше равновесной температуры на Д7^ « 12 К. При повышении начальной температуры АТ# начинает постепенно возрастать, что свидетельствует о возрастании степени термической неравновесности в критическом сечении. Основная причина этого явления — существование на очень коротком околокритическом участке канала больших отрицательных градиентов давления, где bp/bz «* 200 МПа/м (см. рис. 8.3). При таком резком снижении давления смеси между фазами, которые на этом коротком участке получают еще и огромные ускорения, не ус-

На ртутно-водяных бинарных установках при мощности ртутно-паровой турбины 10 — 20 МВт и начальных параметрах ртутного пара 10-Ю5 Па, 515° С получен эксплуатационный к. п. д. 37 — 38%. При повышении начальной температуры ртутного пара до 550 — 600° С к. п. д. нетто установки может достигнуть 45 — 47%. Бинарные установки на парах других жидких металлов (рис. 16) при более высоких параметрах пара не могут обеспечить более высокого к. п. д. вследствие роста необратимых потерь из-за больших температурных перепадов в конденсаторе-испарителе.

Введение промежуточного охлаждения воздуха позволяет получить высокие значения к. п. д. компрессоров при многократном подводе тепла в газовой ступени ПГУ. Число промежуточных охлаждений должно быть минимальным, а степень повышения давления воздуха перед промежуточными охладителями следует выбирать оптимальной на основании формул (22)—(24). При рациональной степени повышения давления в компрессоре низкого давления промежуточное охлаждение воздуха незначительно уменьшает к. п. д. ПГУ с промежуточным нагревом газов, но позволяет повысить его величину по сравнению с вариантом без промежуточного нагрева газов и охлаждения воздуха. Величина приращения к. п. д. особенно значительна при повышении начальной температуры газов до 800—900° С.

Н0 = /о — 1К = 814,8 — 482,6 = 332,2 ккал/кг. При повышении начальной температуры на 20° С

Задержки т2 после пересечения линии к' очень быстро возрастают, достигая максимума при повышении начальной температуры на 5—10° С; с дальнейшим ростом Г0 значения т2 сначала уменьшаются, а затем снова увеличиваются, причем этот рост продолжается вплоть до полного исчезновения холодного пламени при переходе в зону В. Обращает на себя внимание тот факт, что кривая т2 = f(T0) в зоне правее своего первого максимума является как бы зеркальным отражением кривой АРХПл = f(T0). Это свидетельствует о том, что повышение начальной температуры, вызывая снижение интенсивности холоднопламенной стадии, одновременно приводит к увеличению задержек т2.

Приводим зависимости lgTXM и lgTrB в функции обратной температуры для ряда испытанных углеводородов, качественно совпадающие с известными в литературе (см. рис. 7). В зоне низких начальных температур (Т0 < 380-^400° С) эти зависимости линейные, а при дальнейшем повышении начальной температуры

где F и F' — расчетная поверхрость нагрева отопительных приборов и остающаяся в работе при повышении начальной температуры воды, м2.

Из соображений надежности работы лопаток последних ступеней турбины, которые сильно изнашиваются от ударов о них капель воды (эрозия лопаток), обычно не допускают, чтобы паросодержание в конечном состоянии было меньше 0,87 — 0,90. Для того чтобы при повышении начального давления не перейти этого предела, применяют различные способы получения достаточно сухого пара в конечном состоянии.

Как видно из приведенных данных, повышение давления воздуха Рс перед трубой при постоянном давлении холодного потока рх== =const или, что то же, снижение относительного давления в трубе Пс.х приводит к увеличению отношения ДГХ/ГС только при относительно малых значениях доли холодного потока [г. По мере снижения относительного давления Пс * сужается диапазон значений \i,, в котором получается прирост значения ДГх/Тс- Так, при переходе от Пс.х=0,33 к Пс.х=0,2, т. е. при повышении начального давления газа рс с 0,3 до 0,5 МПа, при рх=0,1 МПа эффект относительного снижения температуры холодного потока ДГх/Гс проявляется в диапазоне значений л=0-г-0,6, Дальнейшее снижение Пс.х с 0,2 до 0,1, т. е. повышение начального давления газа

Перевод газа в жидкое и твердое состояния может быть осуществлен и при давлении, превышающем РО.С. Для этого вещество нужно сжать при Г0.с до соответствующего давления. Если это давление р<р«р, то процесс будет идти аналогично описанному с той лишь разницей, что конденсация будет начинаться и проходить при более высокой температуре, а тепло конденсации г будет меньше tj—(3. При дальнейшем повышении начального давления температура конденсации будет повышаться, а значение г — уменьшаться, пока при ркр температура конденсации не сравняется с ГКр, а г будет равно 0. При сверхкритическом давлении рб>ркр газ переходит в жидкое состояние также при Г„р (точка 7), но без постепенной конденсации. Дальнейший переход в шугу, а затем и в твердое состояние (процесс 7-8-9) проходит так же, как и при других давлениях. (Практически при давлениях, применяемых в трансформаторах тепла, изобары в областях, лежащих левее пограничной кривой жидкости, расположены настолько близко одна к другой, что в некоторых Т, s- и i, s-диаграммах почти сливаются.) Если сравнить процесс перевода вещества в конденсированное состояние, проходящий при РО.С, с процессами, проводимыми при более высоких давлениях р>р0.с,

1. Одним из эффективных методов увеличения i\t является повышение начального давления рг Наиболее значительное возрастание \\t цикла происходит при повышении начального давления до 90 ата, после чего рост г\( замедляется. Это объясняется тем, что в процессе парообразования доля подводимого тепла, которая затрачивается на собственно подогрев воды, при высоких давлениях относительно увеличивается, в результате чего средняя температура подвода тепла возрастает со все меньшей скоростью. Кроме того, в области больших давлений температура кипения воды с возрастанием давления повышается более медленно.

Как видно из рис. 3-8, у водяного пара в области малых давлений рй = 0,075 ч- 16 бар (я0 « 0,000334 -=- 0,07) значение ркр сохраняется практически постоянным. Заметно критическое отношение давлений изменяется начиная с тг0»0,1; при повышении начального давления ркр

Повышение начального давления пара при постоянной температуре согласно формуле (6) приводит к увеличению пропуска пара по сравнению с расчетным. С достаточной для практики точностью можно считать, что с повышением начального давления располагаемый тепловой перепад на регулирующую ступень при одном полностью открытом регулирующем клапане мало отличается от расчетного. Если принять его равным расчетному, то можно считать, что повышение давления перед соплами турбины при увеличении расхода пара вызовет перегрузку рабочих лопаток пропорционально изменению этого расхода. Такой режим может оказаться опасным для рабочих лопаток. Кроме этого, необходимо, чтобы при повышении начального давления влажность отработавшего пара находилась в допустимых пределах.

значения t\oi. Конечная влажность пара повышается при заданной начальной температуре с повышением начального давления (фиг. 68,а) и снижается при заданном начальном давлении с повышением начальной температуры (фиг. 68,в). Определенная величина конечной влажности пара в последних ступенях турбины может поддерживаться при повышении начального давления, если одновременно повышается начальная температура (фиг. 68,?>). Начальное давление и начальная температура, совместно определяемые заданной величиной конечной влажности пара в турбине, назы-

Приведенные величины к. п. д. установок, подтверждая правильность полученных результатов расчетов тепловых схем установок а, б и в и выводов,. сделанных на основе их сравнения, показывают большое значение для достижения высокой тепловой экономичности ряда факторов: экономичности исходного цикла, экономичности турбин, снижения потерь рабочего вещества и рассеяния тепла системой трубопроводов станции, экономичности котельной установки, применения регенеративного процесса, полной загрузки турбоагрегатов двухвального типа (на надстройках высокого давления). Результаты расчетов показывают, кроме того, важность повышения температуры перегрева пара при повышении начального давления.

Дальнейшее повышение тепловой экономичности возможно при использовании цикла с раздвоением потока перед турбиной низкого давления и повышении начального давления (рис. 10, в).

В качестве примера даны результаты обработки фотографий (рис. 12) течения в решетке ТН-2 [84]. Влага перед ней была в крупных каплях. По мере роста начальной влажности приблизительно до г/0 = 2% толщина бсл бинарного слоя интенсивно возрастала, а затем рост его толщины замедлялся. Бинарный слой становился тоньше с уменьшением отношений давлений Рх/р0 приблизительно до 0,55 при сохранении постоянным противодавления. Это объясняется повышением скорости движения жид-. кости в слое с увеличением скорости пара. При дальнейшем повышении начального давления в опытах наблюдался рост толщины 8„. Последнее связано с увеличением количества жидкости, протекающей в бинарном слое, с возрастанием расхода пара, тогда как скорости пара до выходного сечения суживающегося сопла при сверхзвуковом течении сохраняются почти неизменными.

Важным новым элементом паросилового цикла явился промежуточный (или вторичный, а иногда и третичный) перегрев пара. Он играет существенную роль в повышении экономичности паротурбинных установок и в увеличении надежности работы паровых турбин. Последнее особенно важно при резком повышении начального давления пара, когда пар без промежуточного перегрева доходит до лопаток последних ступеней турбин весьма влажным. В силу этого применение промежуточного перегрева пара становится неизбежным при росте начального давления цикла, особенно при отсутствии соответствующего роста температуры.