Введение к работе
Актуальность работы. Повышение экономичности и надеж
ности энергоустановок является вахной научно-технической и
народнохозяйственной задачей. _ ,... .
В современных судовых и стационарных паротурбинных
установках (ПТУ) основные агрегаты - парогенераторы, турбины близки к своей максимальной экономичности; Существенно повысить экономичность, надежность, уменьшить массо-габаритные характеристики современной ПТУ можно главным образом за счет совершенствования вспомогательного оборудования: конденсаторов, регенеративних подогревателей.-питательной воды и др.
Недостатками применяемых в настоящее время поверхностных конденсаторов, подогревателе!" питательной воды являются:
пониженная надежность-из-за частого повреждения трубок в результате коррозии, эрозии, наличия продольных усилий и вибрации, а также дефектов, допущенных при изготовлении и монтаже; .; /-
недогрев основного конденсата до температуры насыщения греющего пара вследствие термическое') сопротивления теплопередачи от пара к охлаГчцаю>:;< й воде и присутствия неконденсирующихся газов;
загрязнение основного к'-нденсата оксидами металлов, из которых изготовляют трубные чучки;
обрастание трубок во вран,-' ^ксплуатагии, что увеличивает термическое сопротивление теплопередачи;
высокая стоимость и большая ". оудоемкость изготовления и ремонта. -- -"-" " """-- - ' -
Всех этих недостатков лишены-- тепл^:именные "аппараты еда-шивагащего типа, где охладдаючая вода не: следственно соприкасается с конденсирующимся паром и смешивается с, образующимся конденсатом. В качестве охла>едах*цеЙ-всды в этом" случае применяется дистиллят,- предварительно охлаэденный забортной водой. К достоинствам смешивающих аппаратов следует отнести также их значительно меньшие по сравнению с поверхностными _ конденсаторами массо-габаритные характеристики." ТЗто достигается за счет! -'-'
II отсутствия развитых трубных пучков;
2) большей эффективности теплопередачи от кондепсир-.--)-щегося пара к охлаждающей воде.
Широкому использованию смешивающих теплообменник аппаратов препятствует недостаточная изученность происходящих в них сложных .теплогидравлических и массообменных процессов, а также отсутствие опыта конструирования и эксплуатации подобных.аппаратов.
Охлаждающую воду в конденсатор смешивающего типа, можно подавать в виде сплошных струй, веерообразных пленок или в виде мелкодисперсных капель. Однако, аппараты струйного типа предпочтительнее по сравнению с другими из-за их относительной простоты, низкой стоимости, надежности и устойчивости в работе.
Изучением'гидродинамики струй и процессов тепло- и мас-сообмена при конденсации пара на струях жидкости занимались многие исследователи. Различные подходы разных авторов к решению задачи о теплообмене струй с конденсирующимся паром приводят к существенно различающимся результатам. Некоторые авторы рассматривают вопросы тепломассообмена без учета распада струи жидкости на определенной длине. Репения задачи, полученные большинством авторов подтверждены опытными данными, как правило, этих же авторов, причем, в достаточно узких диапазонах режимных параметров. Для практически важного случая конденсации пара из парогазовой смеси на сплошной струе жидкости, что характерно для зоны воздухоохладителей конденсаторов смешивающего типа, деаэраторов и др. имеются весьма немногочисленные экспериментальные данные, а достаточно корректное их обобщение пока не удалось сделать.
Исходя из вышеизложенного, настоящая работа была посвящена исследованию актуальной задачи теплообмена при конденсации чистого пара и пара из паровоздушной смеси на сплошной струе жидкости с учетом вопросов устойчивости струи.
Цель работы. Аналитическое исследование теплообмена при конденсации чистого пара и пара из парогазовой смеси на сплошной струе жидкости, втекающей в паровое пространство; экспериментальное исследование конденсации чистого пара и пара из парогазовой смеси на-сплошной струе жидкости при расширенных диапазонах режимных параметров; исследование границ устойчивости струи жидкости в парочой среде; анализ и обобщение результатов экспериментального исследования; анализ влияния на теплообмен различных режимных параметров; выра-
ботка практических рекомендаций для проектирования смешивающих конденсаторов струйного типа.
Научная новизна работы. В диссертационной работе предложен новый подход к обработке опытных данных по теплообмену при конденсации пара на струях охлаждающей жидкости, отличающийся от существующих методов тем, что к обработке и обобщению опытного материала привлекаются только данные, полученные для сплошных участков струй. Это позволяет систематизировать накопленный экспериментальный материал и разграничить две различные задачи - по конденсации пара на сплошной струе и на раздробленной струе жидкости.
На основе проведенных опытов и анализа литературных
данных предложен способ определения сплошной части струи
жидкости, втекающей в паровое пространство.
Получены новые экспериментальные данные по конденсации
чистого водяного пара и пара из паровоздушной смеси на сплош
ной струе воды в широких диапазонах режимных параметров и
геометрических размеров сопл. При этом охвачен малоисследо
ванный интервал относительных длин цилиндрического соп
ла lc/d0 = 4-ь20.
С помощью математической формулировки сопряженной зада
чи для случая конденсации чистого пара и пара из дзуххомпо-
нентной парогазовой снеси на сплошной струе, используя тео
рию подобия и методы математической статистики предложены два
критериальных уравнения, позволяющие рассчитывать нагрев
сплошной струи конденсирующимся паром в аппаратах смешивающего типа.
Практическая ценность работы заключается в возможности использования методики расчета нагрева струи жидкости конденсирующимся паром при проектировании смешивающих конденсаторов струйного типа. .
Реализация работы. Результаты выполненной работы использованы на ПО "Калужский турбинный завод" при проектировании судового струйного охладителя паровоздушной смеси, на ПО "Ленинградский металлический завод" при проектировании смешивающего конденсатора для Нутновской ГеоТХ и в ПО "Кировский завод" при создании экспериментального конденсатора смешивающего типа.
Автор защищает результаты аналитического и экспериментального исследования теплоотдачи при конденсации чистого пара и пара из парогазовой смеси на сплошной струе жидкости.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛКИ 1987, 1988 и 1989 гг., на семинаре "Теплофизика и теплоэнергетика" (Ленинград, 1989 г.), на УШ Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах" (Ленинград, 1990 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 10 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 71 наименования и трех приложений. Объем работы 177 страниц машинописного текста, в том числе 31 рисунок и 5 таблиц.
