Сепарирующей способностью

Наряду с безразмерными конструктивными параметрами, для циклонной топки имеют значение абсолютные размеры камеры и, прежде всего, ее диаметр. Сепарирующая способность камеры зависит от развиваемого в ней поля центробежных ускорений. Изменение сепарирующей способности пристенного слоя (r=-R) при изменении диаметра камеры равно отношению

Следовательно, сепарирующая способность пристенного слоя геометрически подобных циклонных камер при одинаковой скорости ввода воздуха обратно пропорциональна диаметру камер.

Опыты при малых окружных скоростях показали, что обычное турбинное РК —хороший сепаратор, способный удалять 70% и более крупнодисперсной влаги. Опыты ЛПИ при больших окружных скоростях выявили, что сепарирующая способность РК резко падает из-за дробления влаги и увлечения ее потоком. Поэтому в реальных условиях при больших окружных скоростях и мелкодисперсной влаге за РК удается улавливать всего 1— 2 /о от диаграммного количества влаги перед РК Хотя окружные скорости в ЧВД гораздо меньше^ чем в ЧНД, из-за повышенной плотности эффект сепарации получается еще слабее, чем в ЧНД.

Специальные РК для сепараторов. Сепарирующая способность РК используется для создания ступеней, специально предназначенных для удаления влаги. Они выполнялись двух типов: в виде промежуточной ступени в проточной части многоступенчатой турбины, изготовлявшейся по проектам

12. Кириллов И. И., Фаддеев И. П., Шубенко А. Л. Сепарирующая способность решеток турбинных профилей, работающих на влажном паре.— «Энергомашиностроение», 1970, № 10, с. 40—42.

Основные характеристики и сепарирующая способность турбинной ступени существенно зависят от процессов движения различных жидких частиц как в сопловых, так и в рабочих решетках.

Экспериментальные исследования МЭИ течений жидких пленок в поле центробежных сил показывают, что толщина пленок на поверхности рабочих лопаток турбин составляет бпл = (7-ь12)-10~в м. При этом было установлено, что жидкая пленка под действием центробежных сил на поверхности рабочих лопаток разрушается на отдельные струйки, которые в свою очередь также могут распадаться на отдельные элементы жидкости. Разрушение жидких пленок на рабочих лопатках из-за шероховатости поверхности может происходить до толщин бпл ^ 40-Ю"6 м. Сепарирующая способность рабочих лопаток (сброс влаги к периферии) в значительной степени определяется режимом течения жидких пленок в поле центро-

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что сепарирующая способность различных турбинных решеток существенно зависит от формы профиля лопаток.

Р и c.f 8.19. Сепарирующая способность различных турбинных ступеней-сепараторов при переменной начальной влажности пара <и/с„:= 0,5;, е = 0,85)

Сепарирующая способность реактивной рабочей решетки средней веер-ности выше, чем длинных рабочих лопаток с переменным профилем. Однако наибольшей эффективностью влагоудаления обладает рабочая решетка активного типа. Для этой решетки характерно, что при и/с0 ^> 0,3 эффективность влагоудаления как в зоне входной, так и выходной кромок выше, чем для других турбинных ступеней.

Рис. 8.22. Сепарирующая способность 'свободно вращающейся турбинной решетки

Появление крупных капель в пограничном слое приводит вначале к росту амплитуды пульсаций давления торможения - (Л8о(< <1,06), что объясняется их скольжением; по этой причине генерируются дополнительные пульсации. При более высокой вл_ажности амплитуды стабилизируются в исследованном интервале Aso
Появление крупных капель в пограничном слое приводит вначале к росту амплитуды пульсаций давления торможения (hso< 1,025 на рис. 6.1 и 6.2), что объясняется скольжением капель; по этой причине генерируются дополнительные пульсации. При более высокой влажности амплитуды снижаются и далее стабилизируются в исследованном диапазоне I,03
'Выносные сепараторы по сравнению с внутрибара-банными обладают более высокой сепарирующей способностью, что может быть объяснено большей высотой сепарационного объема, не ограниченного диаметром барабана.

Рассмотрение суммарного к. п. д. жалюзи показывает, что для получения высокоэффективных сепарационных устройств необходимо разрабатывать или выбирать жалюзи, обладающие высокой сепарирующей способностью и способные наилучшим образом организовать работу сепарационного объема барабана.

Наряду с сепарирующей способностью жалюзийных каналов важное значение имеет сопротивление сепарационных элементов. На рис. 8.4 представлены экспериментальные данные [8.3] изменения сопротивления жалюзийных пакетов /—IX в зависимости от скорости газа (пара).

В турбинах, работающих на влажном паре, представляется весьма перспективным применение турбинных ступеней с повышенной сепарирующей способностью.

Специальные турбинные ступени-сепараторы можно разделить на три типа: турбинная ступень с повышенной сепарирующей способностью, но практически с такой же экономичностью, как у обычных турбинных ступеней; турбинная ступень с весьма высокой эффективностью влагоудале-ния, но имеющая пониженный КПД по сравнению с обычными ступенями из-за специальных устройств, повышающих сепарацию влаги; специальная ступень-сепаратор, рабочее колесо которой установлено па самостоятельных подшипниках и не производит полезной работы, но обладает максимальной эффективностью влагоудалепия (до 80—95%), так как они работают при малых теплоперепадах и окружных скоростях [8.8, 8.9, 8.11]. Ступени первого типа могут быть установлены на месте обычных ступеней в зоне влажности пара более 5—6%. Турбинная ступень второго типа может быть установлена в качестве промежуточной в проточной части турбины или в конце ее (например, ЦВД турбин на АЭС).

Основными отличительными характеристиками ступеней-сепараторов второго типа являются специальное профилирование и обработка поверхностей сопловых и рабочих лопаток, малый относительный шаг рабочей решетки, увеличенный осевой зазор, малые теплоперепады и развитая система влагоулавливающих устройств [8.11]. Исследования МЭИ одного из вариантов такой ступени-сепаратора в двухвальнои экспериментальной турбине [8.9] позволили установить важный момент — устойчивость эффективности сепарации влаги рабочей решеткой при изменении и/с0(и) в широком диапазоне (рис.8.20). В опытах было получено, что эффективность сепарации влаги в зоне входных (камера А) и выходных (камера Б) кромок в зависимости от и/с0 меняется по-разному. С ростом отношения скоростей и/сб (при и/с0 ^> 0,3) сепарация влаги над входными кромками рабочих лопаток начинает снижаться, а сепарация влаги за рабочим колесом возрастает. При этом суммарная эффективность влагоуда-ления остается практически неизменной при и/с0 = var. В опытах были получены весьма высокие суммарные значения коэффициента сепарации влаги. Очевидно, что с изменением режимных параметров (Re, y0, К, РП/РЖ и др.), а также с изменением процесса образования влаги значения коэффициентов сепарации могут быть ниже. Однако приведенные исследования показывают, что во всех случаях турбинная ступень-сепаратор обладает существенно более высокой сепарирующей способностью, чем обычные турбинные ступени.

Кроме рассмотренных методов уменьшения вредного действия влаги в турбинных ступенях, известны специальные сепараторы, встроенные непосредственно в корпус турбины между группами ступеней или в ресивер между цилиндрами. Такие сепараторы обладают высокой сепарирующей способностью и позволяют снизить потери по сравнению с ы-носными сепараторами. Они компактны, применение их может быть осуществлено без отсечных клапанов между цилиндрами, так как такие сепараторы не содержат больших объемов пара. Однако эффективность встроенных сепараторов пока остается ниже эффективности выносных. Так, например, фирма АЕ1 применяет промежуточный сепаратор '(рис. 8-32), встроенный непосредственно в проточную часть турбины, работающей с линии насыщения [Л. 172]. Эффективность тако-ко сепаратора достигает почти 70% при влажности на входе в сепаратор г/о—Ю,5%. В основу конструкции сепаратора положен принцип отделения влаги в закрученном потоке влажного пара. Пар после ЦВД вы-

Таким образом, турбинная ступень-сепаратор с повышенной сепарирующей способностью имеет такие же окружные скорости, как обычные турбинные ступени при несколько пониженном к. п. д. Дальнейшее повышение эффекта влагоудаления можно получить за счет снижения окружных скоростей. Это возможно в том случае, когда рабочее колесо ступени-сепаратора устанавливается на подшипниках в корпусе турбины, на диафрагме или на роторе. В этом варианте ступень-сепаратор не будет вырабатывать мощности, а частота вращения рабочего колеса определится соотношением мощностей корневых и периферийных сечений рабочей решетки. Безусловно, такая ступень будет обладать высокой сепарирующей способностью, однако конструктивное ее выполнение затруднительно.

На рис. 8-38 приведены результаты исследований различных ступеней. В зоне оптимальных значений и/со коэффициент сепарации г) для центробежной ступени (кривая /) выше, чем для осевых ступеней. Поэтому в ряде случаев центробежная ступень представляется перспективной, так как она обладает повышенной сепарирующей способностью, а ее экономичность лишь .незначительно уступает экономичности осевых турбинных ступеней. В то же зремя в зоне влажного пара снижение к. п. д. центробежной ступени меньше, чем у осевых ступеней.

Более длительным удерживанием материала по сравнению с циклонными сушилками и сепарирующей способностью характеризуются вихревые сушилки (рис. 5.2.25). Сушилка, показанная на рис. 5.2.25, а, имеет вертикальную цилиндрическую камеру с небольшим отношением высоты к диаметру с тангенциальным вводом газовзвеси через патрубок / по всей высоте корпуса и выводом ее через отверстие в плоском днище. Снизу к отверстию примыкает улитка 6 для раскручивания отходящего потока газовзвеси, а сверху - сменное отбойное кольцо (порожек) 4 для регулирования времени удерживания материала в сушильной камере. Тангенциально вводимый по-