Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор и анализ теоретических и экспериментальных исследований водоструйных эжекторов 10
1.1 Основные сведения о водоструйных эжекторах конденсационных установок 10
1.1.1 Конструктивные элементы водоструйного эжектора 11
1.1.2 Основные параметры водоструйных эжекторов 11
1.1.3 Схемы включения водоструйных эжекторов на станциях.. 17
1.2 Методики расчета эжекторов 26
1.2.1 Математические модели процесса эжектирования воздуха 28
1.2.2 Величина угла раскрытия струи воды за соплом эжектора 29
1.2.3 Уравнения, используемые для определения рабочих характеристик водоструйных эжекторов 31
1.3 Основные выводы 37
2. Разработка математических моделей и способов их реализации на пэвм для расчета и проектирования водоструйных эжекторов 39
2.1 Физическое представление течения струи воды в приемной камере эжектора 39
2.1.1 Физическое представление течения струи воды в приемной камере эжектора 41
2.1.2 Физическое представление процесса увеличения поперечного сечения струи воды на начальном участке 41
2.1.3 Физическое представление процесса захвата эжектируемого воздуха на основном участке струи 44
2.2 Математические модели угла раскрытия струи и теоретической рабочей характеристики водоструйного эжектора 45
2.2.1 Математическая модель угла раскрытия струи на начальном участке 45
2.2.2 Математическая модель построения теоретической рабочей характеристики на основе распада струи на основном участке 56
23 Программный комплекс WaterAir-Jet для расчета угла раскрытия струи воды и теоретической рабочей характеристики водоструйного эжектора 58
2.4 Основные выводы 60
3. Разработка стенда для экспериментального исследования водоструйных эжекторов 63
3.1 Описание конструкции стенда 63
3.1.1 Основные элементы и принцип работы стенда 63
3.1.2 Схема водоструйного эжектора 64
3.1.3 Многофункциональность стенда 69
3.2 Измерительная схема и приборы стенда 70
3.2.1 Измерительная схема стенда 70
3.2.2 Измерительные приборы стенда 72
3.3 Методика проведения эксперимента 76
3.4 Методика обработки экспериментальных данных 78
3.5 Основные выводы 79
4. Экспериментальная и теоретическая рабочие характеристики эжектора 80
4.1 Значения углов раскрытия струи воды на начальном участке 80
4.1.1 Зависимость угла раскрытия от температуры рабочей воды 81
4.1.2 Зависимость угла раскрытия от количества эжектируемого воздуха 82
4.1.3 Зависимость угла раскрытия от количества подаваемого с рабочей водой воздуха 87
4.2 Рабочие характеристики 91
4.2.1. Характеристики полученные автором на экспериментальном стенде 91
4.2.2. Характеристики полученные входе экспериментальных исследований натурных и модельных эжекторов 97
4.3 Основные выводы 100
Заключение 101
Литература 103
Приложение 1 112
- Методики расчета эжекторов
- Математические модели угла раскрытия струи и теоретической рабочей характеристики водоструйного эжектора
- Измерительная схема и приборы стенда
- Рабочие характеристики
Введение к работе
Энергетика - одна из основных отраслей народного хозяйства страны. В России к 2010 году планируется ввести на ТЭС и АЭС 75... 80 млн. кВт новых энергетических мощностей. Из установленных мощностей выработало свой ресурс и требует модернизации и замены оборудование, дающее ежегодно 13,2 млн. кВт электроэнергии [26]. Основная часть этой электроэнергии вырабатывается конденсационными паротурбинными установками ТЭС и АЭС.
Надежность совместной работы конденсационной установки с входящим в нее водоструйным эжектором и паровой турбиной во многом определяет вырабатываемую мощность и экономичность работы всей паротурбинной установки. От рабочей характеристики водоструйного эжектора, как самого простого воздухоудаляющего устройства в плане производства так и в плане эксплуатации [21, 39, 41], зависят условия теплообмена в конденсаторе. Поэтому это оборудование должно бесперебойно работать на протяжении длительного промежутка времени. На сегодняшний день использование водоструйных эжекторов связано с широким кругом проблем:
в проектировании - методики расчета проточных частей эжекторов и их теоретических рабочих характеристик целиком базируются на эмпирических коэффициентах, относящихся к экспериментальным данным, полученным для конкретного диапазона параметров;
в эксплуатации - наблюдается размыв днища приемной камеры в месте соединения ее с камерой смешения.
Выше сказанное определяет важность и актуальность рассматриваемой темы диссертационной работы: «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУИ ВОДОСТРУЙНОГО ЭЖЕКТОРА И
ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАСЧЕТА ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК».
Цель работы заключается в создании математической модели раскрытия струи воды водоструйного эжектора, программы ее реализации для определения величин угла раскрытия при переменных режимах и, на этой основе, метода расчета теоретической рабочей характеристики односоплового эжектора на сухом воздухе в виде программного комплекса, обеспечивающего вариантные проектировочные расчеты оптимальных проточных частей без использования эмпирических коэффициентов.
Поставленная цель определила круг задач, решенных автором в рамках диссертационной работы.
В первой главе сделан обзор литературы по проектированию и эксплуатации водоструйных эжекторов конденсационных установок. Проведенный обзор выявил отсутствие данных о величинах углов раскрытия струи воды, вытекающей из сопла водоструйного эжектора, в диапазоне изменения давлений, который имеет место в конденсаторе. Приведенные в литературе расчетные теоретические рабочие характеристики при удалении сухого воздуха получены на основе эмпирических соотношений и для конкретных конструкций водоструйных эжекторов требуют экспериментального подтверждения.
Проведенный анализ опубликованной информации позволил не только критически осмыслить существующие точки зрения на механизмы захвата эжектируемого воздуха струей воды, но и представить новую собственную версию физической природы этого захвата, а также его математическую модель.
Во второй главе разработана математическая модель раскрытия начального участка струи воды за счет выделения в ее объем воздуха, растворенного до входа воды в сопло эжектора. В основу модели заложены фундаментальные законы сохранения в общепринятом математическом описании.
На основе принятых граничных условий и математической формулировки составлена математическая модель раскрытия струи воды, в которой отсутствуют эмпирические коэффициенты, согласовывающие эксперимент и расчет. Полученная система уравнений, описывающая модель раскрытия струи воды в приемной камере эжектора, решаемая методом последовательных приближений, реализована в программном комплексе WaterAir-Jet.
Предложена модель захвата эжектируемого воздуха в основе которой заложен распад струи рабочей воды в приемной камере эжектора. Сформулирована математическая модель теоретической рабочей характеристики на сухом воздухе односоплового водоструйного эжектора. В основе этих моделей лежит величина угла раскрытия струи воды в приемной камере эжектора. Расчет теоретической рабочей характеристики эжектора на сухом воздухе реализован в программном комплексе WaterAir-Jet.
Третья глава, посвящена описанию схемы экспериментального модельного стенда водоструйного эжектора. На стенде реализована визуализация процесса истечения струи воды из сопла в приемной камере эжектора.
Приводится разработанная методика проведения эксперимента, как для определения величин углов раскрытия струи воды, так и для снятия рабочей характеристики эжектора на сухом воздухе. Оценены погрешности измеренных величин, определяемых в ходе проведения экспериментальных исследований на модельном стенде водоструйного эжектора.
В четвертой главе представлены экспериментальные и расчетные данные по величинам углов раскрытия струи и рабочих характеристик, полученных на экспериментальном стенде и расчетом с помощью программного комплекса WaterAir-Jet.
Сравнение экспериментальных рабочих характеристик эжектора, полученных, как автором на экспериментальном стенде, так и другими исследователями, с данными расчетов программного комплекса WaterAir-Jet, указывает на достоверность полученных расчетных теоретических рабочих характери-
стик и позволяет без дополнительных экспериментальных исследований рекомендовать математическую модель теоретической рабочей характеристики и комплекс WaterAir-Jet для применения в проектировании и эксплуатации промышленных одноствольных водоструйных эжекторов.
В Заключении приведены основные результаты выполненных теоретических, экспериментальных и расчетных исследований и основные вытекающие из них выводы и рекомендации.
В Приложения выделены, представленные в текстовой, табличной и графической форме, основные результаты экспериментальных измерений и расчетов погрешностей приборов, а также внешний вид программного комплекса WaterAir-Jet.
Проведенная работа показала, что реализация предложенных моделей раскрытия струи рабочей воды и расчетной теоретической рабочей характеристики на сухом воздухе в программном комплексе WaterAir-Jet позволит: в эксплуатации предотвратить размыв днища приемной камеры эжектора; уменьшить объем экспериментальных исследований для уточнения рабочей характеристики эжектора; улучшить качество проектируемых эжекторов.
Достоверность результатов обеспечивается визуализацией процесса истечения струи рабочей воды из сопла эжектора, а также соответствием рабочих характеристик, полученных расчетом, опытным данным. При проведении опытов использовались проверенные стандартизованные приборы и методы измерения.
С точки зрения практической значимости и внедрения следующие результаты выполненной работы используются для проектирования и модернизации промьппленных водоструйных эжекторов в ОАО «ЛМЗ» и в учебном процессе:
величины углов раскрытия струи воды полученные автором в результате экспериментальных исследований;
методика расчета теоретической рабочей характеристики эжектора;
- программный комплекс WaterAir-Jet позволяющий существенно сократить затраты времени на проектирование водоструйных эжекторов и их последующую экспериментальную доводку, а так же повысить точность расчетов.
Методики расчета эжекторов
Существующие методики расчета водоструйных эжекторов целиком базируются на теоретических уравнениях с привлечением эмпирических и полуэмпирических коэффициентов, относящихся к экспериментальным данным, полученным для конкретного диапазона параметров эжектора.
Рассмотрим существующие методики расчета водоструйных эжекторов с точки зрения определения: механизма захвата струей воды эжектируемого воздуха, величины угла раскрытия струи рабочей воды за срезом сопла (см. рис. 1.11) и коэффициента эжекции, используемого для определения теоретической рабочей характеристики эжектора.
Методики расчета проектируемых водоструйных эжекторов разрабатываются на основе теоретической модели захвата эжектируемого воздуха путем решения уравнений законов сохранения.
Выбор длины приемной камеры LJJK базируется на величине угла раскрытия струи воды, вытекающей из сопла. Неправильный выбор ЬцК при проектировании эжектора приводит в условиях эксплуатации к размыву днища приемной камеры эжектора.
Основными определяемыми величинами в проектировочном расчете водоструйных эжекторов являются:- щ = УвОЗ / ВОД объемный коэффициент эжекции,где VBQ2 - объемный расход удаляемого воздуха, соответствующий массовому, в приемной камере эжектора, м /с; Увоп " объемный расход рабочейводы, м /с;- и = СВозІОВод - массовый коэффициент эжекции;Рис. 1.11. Схема эжектора1 - сопло; 2 - струя воды; 3 - приемная камера; 4 - подводящая камера эжек тируемого воздуха; 5 - камера смешения; 6 - диффузор; а - угол раскрытияструи воды; LJJK - длина приемной камеры; L3 - зона захвата эжектируе мого воздуха; Ln - зона перемешивания (образования) двухфазной смеси;- оптимальное отношение площадей поперечных сече опт
Рассмотрим предлагаемые различными авторами способы эжекции воздуха струей воды водоструйного эжектора. Смешение двухфазной среды может происходить в приемной камере и камере смешения. Исходя из этого авторы многих работ визуализируют процессы смешения на модельных стендах.
В работе [2] говориться об эжекции воздуха за счет трения его частиц о воду. При этом расчет эжектора сводится к расчету его диффузора, в котором осуществляется процесс преобразования кинетической энергии в потенциальную с повышением давления эжектируемого воздуха по изотерме.
В работе [23] при рассмотрении различных схем течения воздуха, воды и двухфазной смеси в цилиндрической камере смешения, не рассматривается физика процесса образования двухфазной смеси.
В работе [4] приводится анализ механизма захвата воздуха в приемной камере водоструйного эжектора на основе теории массообмена двух фаз [54], и за счет гидродинамического взаимодействия струи воды с воздухом. В работе [5] рассматривается механизм разрушения струи воды за счет выделяющегося растворенного воздуха с визуализацией на прозрачной модели. Однако в дальнейшем эта работа не получила развития.
В работе авторы [19] считают, что трения на границе раздела фаз недостаточно для эжекции воздуха струей рабочей воды и выдвигают гипотезу, согласно которой причиной распада струи на капли является выделение из воды растворенного в ней воздуха. Эти капли увлекают заключенный между ними воздух из приемной камеры в камеру смешения. Последнее предположение приводит к рассмотрению работы водоструйного эжектора, как насоса вытеснения непрерывного действия. Оставим это утверждение без комментариев, поскольку высказанная гипотеза о выделении растворенного воздуха, как причине разрушения струи воды дальнейшего обоснования и развитии не получила. Отметим лишь, что эта гипотеза не содержит физических противоречий, однако использование ее для анализа процессов эжекции требует дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.
В работах [67, 69, 70] для повышения эффективности водоструйного эжектора используется прерывистая струя рабочей воды которая эжектирует воздух при движении отсека воды, как порпшя не связанного с большими потерями энергии.
В работе [36] выбор длины приемной камеры основывается на ее связи с геометрией патрубка подвода паровоздушной смеси из конденсатора турбиныгде djjftQ - диаметр подводящей камеры паровоздушной смеси.
В работе [68] экспериментальным путем выявлено влияние положения сопла на характеристику эжектора. Максимальное значение КПД имеет наибольшее значение при условии LJJ = 0.
Для определения длины приемной камеры в работах [15, 63, 65] используется формула, основанная на анализе механизма распада однофазной затопленной струи, вызванного действием касательных напряжений и турбулентной вязкости на границе рабочей и эжектируемой сред и образованием в зоне смешения струйного пограничного слоя [71]
В работе [5] на основании выполненных экспериментальных исследований модельного водоструйного эжектора автором получена следующая формула для определения длины приемной камеры водоструйного эжектора
В работах [30, 74] на основе выполненных экспериментальных исследований турбулентной затопленной струи на начальном участке однофазного струйного эжектора рекомендуется следующая величина угла раскрытия струи воды соответственно
В работе [65] для определения оптимальной длины приемной камеры через угол раскрытия струи рабочей воды, выходящей из сопла эжектора, используется эмпирическая формула, обычно применяющаяся в расчетах истечения воды из пожарных брандспойтов в атмосферугде &Рвод - Рвод Рпвс перепад давлений до и после сопла эжектора,МПа; dQ - диаметр сопла, м.
В основу многих методик расчета водоструйных эжекторов заложено граничное условие о скачке повышения давления в конце камеры смешения. Для двухфазной смеси в камере смешения и диффузоре эжектора характерно резкое снижение скорости звука. В данном случае на скорость звука влияет не только температура, но и давление и плотность смеси [23, 58, 66, 73, 75]. При давлениях ниже 20 кПа, скорость звука принимает значения 2-20 м/с, сопоставимые со значениями скорости двухфазной смеси в камере смешения и диффузоре. Структура потока при переходе через скорость звука изменяется таким образом, что вместо капель воды, окруженных газом, появляется жидкость с пузырями воздуха [5, 66, 84, 85]. Исследованию образования скачка повышения давления в камере смешения эжектора посвящено большое количество работ [16,17,19,24, 36, 44, 52, 56, 66,76, 79,80, 83].
В ранней работе [64], методика вывода расчетных уравнений коэффициента эжекции водоструйного и пароструйного эжекторов базировалась на уравнениях импульса (1.7) и неразрывности, учитывая лишь разницу в физических свойствах рабочих тел. От уравнения импульсов, учитывающего основной вид необратимых потерь энергии «потери на удар», пришлось отказаться по причине очень существенной разницы в плотностях рабочего и эжектируемого потоков водоструйного эжектора.
Математические модели угла раскрытия струи и теоретической рабочей характеристики водоструйного эжектора
Сформулируем заложенные в основу моделирования допущения о свойствах рабочего тела, о граничных условиях и особенностях процессов, определяющих истечение из сопла и на начальном участке струи модельного водоструйного эжектора заданной геометрии, который далее, для простоты, будем называть идеальным.
Полагаем, что рабочим телом идеального эжектора является вода, свойства которой в жидкой и парообразной фазах, описываются таблицами [1].
Паровоздушная смесь находящаяся в приемной камере эжектора, состоит из пара, образовавшегося со струи рабочей воды, и эжектируемого сухого воздуха. Водяной пар, присутствующий в приемной камере эжектора, при постоянстве температуры рабочей воды находится в состоянии насыщения (см. фор. 2.1). Его свойства с достаточной степенью точности отвечают понятию - совершенный газ. Воздух, отсасываемый эжектором, тоже отвечает этому понятию. Сказанное выше позволяет относить понятие совершенный газ и к паровоздушной смеси, применяя к ней, как и к каждой из названных компонент, уравнение состояния Менделеева-Клапейрона (см. фор. 2.2 и 2.3) и уравнение закона Дальтона (см. фор. 2.4).
Далее полагаем, что на границе рабочей струи идеального эжектора отсутствуют касательные напряжения, вода при этом является идеальной жидкостью в которой отсутствуют силы вязкости и в ней действуют только нормальные силы давления. Учитывая малую сжимаемость воды, при записи уравнений законов сохранения, будем полагать, что на конкретном режиме при постоянной ее температуре плотность воды постоянна.
По имеющимся экспериментальным данным [28, 66] статическое давление одинаково и постоянно во всем объеме приемной камеры, а также, на внешней поверхности струи и в объеме жидкости внутри этой поверхности, на начальном участке. К числу условий, определяющих геометрию начального участка, относятся размеры и конфигурация стенок сопла. Между вход ным и выходным сечениями сопла происходит падение давления воды, определяющее скорость струи с вод. Полагаем, что на срезе сопла имеет месторавномерное распределение скорости воды по сечению. Движение струи воды в приемной камере считаем установившимся - не зависящим от времени. Осевая скорость струи не меняется на всем протяжении начального и основного участков. Не учитываем сужение струи воды в приемной камере вертикального эжектора из-за наличия сил тяжести.Количество воздуха, растворенного в единице объема воды, при полном насыщении им воды по закону Генри [3, 72], зависит от температуры воды и ее давлениягде Рвоз - парциальное давление воздуха над поверхностью воды, Па; ц/ -коэффициент растворимости воздуха зависящий от температуры воды, кг/\м Па) (см. табл.2-1)
Конфузорность соплового канала препятствует выделению в объем воды, ограниченный его стенками, паровоздушной смеси в виде пузырьков конечных размеров. За выходным срезом сопла условия меняются: объем воды в струе ограничен не твердыми стенками, а ее свободной поверхностью. В вытекающей жидкости начинается выделение упомянутых пузырей. Будем полагать, что они распределены по массе воды равномерно.На начальном участке растворенный воздух выделяется только внутрь струи, и образовавшиеся пузыри паровоздушной смеси также не выходят за пределы последней (см. рис. 2.2).
При выделении воздуха из растворенного состояния им совершается работа выделения и работа расширения, которая расходуется на придание частицам воды в струе радиальной составляющей скорости (см. рис. 2.2).Работа выделения пузыря находится, как
Процесс расширения паровоздушной смеси в пузырях, выделившихся из воды, является политропическим, однако конкретный вид его неизвестен. Решение вопроса о практической возможности реализации одного из предельных процессов, изотермического, или адиабатического, или какого то промежуточного, требует информации о свойствах рабочего тела и граничных условиях протекания процесса.
Будем полагать, что термодинамической поверхностью, ограничивающей объем пузыря, является поверхность воды. С позиции первого закона термодинамикивозможны два предельных случая совершения средой работы изменения объема pdv:- за счет изменения внутренней энергии при отсутствии теплообмена свнешней средой dq = 0
Измерительная схема и приборы стенда
Измерительная схема стенда представлена на рис. 3.4. и состоит из следующих основных элементов.
Технический мановакуумметр - 3, установленный перед воздуходувкой, определяет величину вакуума в заборном трубопроводе при подготовке насоса к пуску. По перепаду давлений образцовых манометров 4 и 6 на рас-ходомерном устройстве 5, которое может комплектоваться диафрагмой или соплом Вентури, определяется расход рабочей воды. Расходомерное устройство -11, оборудованное сменными соплами с критическим перепадом давлений, установлено на подводящем патрубке приемной камеры эжектора. С целью изменения количества растворенного в рабочей воде воздуха и определения его расхода установлено расходомерное устройство - 16 с диафрагмой и микроманометром -15.
Рис. 3.4. Измерительная схема стенда водоструйного эжектора 1,3- технический мановакуумметр; 2 — технический манометр; 4, 6, 8 - образцовый манометр; 5 - расходомерное устройство для определения расхода рабочей воды; 7, 9, 14, 17-лабораторныйтермометр; 10, 12, 13 - образцовый мановакуумметр; 11 — расходомерное устройство дляопределения расхода эжектируемого воздуха; 15 - микроманометр; 16 - расходомерное устройство для определения расхода дополнительно растворяющегося воздуха в рабочей воде; 18 - барометр
По образцовому манометру 8 определяется давление рабочей воды перед соплом эжектора, а образцовыми мановакуумметрами 10Д2и 13- вакуум в приемной камере, по длине камеры смешения и в конце диффузора соответственно. По лабораторным термометрам, установленным в медные гильзы залитые водой, определяются температуры участвующих на стенде сред.Номенклатура применяемых на стенде манометров, вакуумметров, и термометров и их характеристики представлены в табл. 2-1 (см. П2) [81].
Расход рабочей воды определяется по перепаду давлений на сопле Вентури или диафрагмы, устанавливаемым в расходомерное устройство, внешний вид которого изображен на рис. 3.5. Расчет сопла Вентури выполнен по правилам, изложенным в работе [62] и представлен в приложении (см. П.З).
Массовый расход рабочей воды определяется по формулегде а —1,0717 - коэффициент расхода сопла Вентури; = 1 - поправочный множитель на расширение воды; d = 0,07199 - диаметр сужающего устройства, м; р - плотность воды, кг/ м ; АР - перепад давления в сужающемустройстве, Па.Преобразовав формулу (3.1) с учетом постоянных величин для сопла Вентури получим
Предельная относительная погрешность измерения расхода воды соплом Вентури составляет 1,56% (см. П.З).Расход воды, подаваемой на эжектор, также можно определить по перепаду давлений на рабочем сопле эжектора [11]. Для этого определим скорость истечения струи воды из сопла в приемную камеру эжектора где (р - коэффициент скорости; Рвод " давление воды перед соплом; і ПВС " Давление за соплом (паровоздушной смеси в приемной камере эжектора); /?вод " плотность воды.
Коэффициент скорости определяется по формуле [53] р =где pj_ - давление до сопла (атмосферное давление); к - показатель адиабаты воздуха.Далее с учетом выражения (3.106) определяется расход воздуха черезсопло по формуле (3.7) или (3.8).
Рис. 3.6. Калиброванное сопло с критическим перепадом давленийВ табл. 3-4 приведен набор основных геометрических и расходных параметров калиброванных сопел, используемых при проведения эксперимента, а также расход воздуха и относительная погрешность, рассчитанные исходя из следующих данных: =1,4; рА=ЮЮ00 Па; TBQ3=293 К;RB03=2S7 Дж/кгК.
Методика определения погрешности расхода воздуха, рассчитанного по уравнению (3.8), представлена в приложении (см. П.4).Относительная погрешность в определении расхода воздуха при малых его расходах составляет не более 5%.где ki =/(w;Re) = l,01 - поправочный множитель на число Re; т = 0,375 - модуль диафрагмы; а = 0,669 - коэффициент расхода; =0,964 - поправочный множитель, учитьівающий изменение плотности измеряемой среды при прохождении через сужающее устройство; d = 0,0153- диаметр диафрагмы, м; Рвоз — fv T) " плотность воздуха, кг/ м ; АР - перепад давлений в сужающем устройстве (см. формулу (3.10)), Па.
АР = 0№ht(p yt -p t)g, н/м2 (3.10)где ht, мм - высота столба уравновешивающей жидкости микроманометра;pyt = 809,5, кг/м - плотность уравновешивающей жидкости (этиловогоспирта) микроманометра; р\ =1,17 , кг/м - плотность вещества (воздуха) над уравновешивающей жидкостью (этиловый спирт) микроманометра.
Рабочие характеристики
В качестве тестов экспериментальных рабочих характеристик водоструйного эжектора были выбраны режимы, в ходе проведения которых изменялись: температура рабочей воды; давление рабочей воды; диаметры рабочих сопел.
Режимы 2,1,1-2,1,8, 2,2,1-2,2,8 и 2,3,1-2,3,8 (см. табл. 6-1, 6-2 и 6-3 П.6), соответствовали снятию рабочей характеристики эжектора при разных температурах рабочей воды и одной и той же геометрии проточных частей (см. рис. 4.8). Теоретические расчетные зависимости, полученные с помощью программного комплекса WaterAir-Jet, легли выше экспериментальных, при этом в области глубокого вакуума расхождение их минимальное.
На режимах 1,1,1,3-1,1,1,8, 1,1,2,6-1,1,2,8, 2,2,1,1-2,2,1,8, 2,1,2,2-2,1,2,8, 3,2,2,1-3,2,2,8 и 3,1,1,3-3,1,1,8 (см. табл. 6-1, 6-2 и 6-3 П6), снималась рабочая характеристика эжектора при разных диаметрах рабочих сопл и разных давлениях рабочей воды (см. рис. 4.,4.10 и 4.11).не ставилась. Иссле-опт
При изменении отношения площадей поперечных сечений камеры смешения и рабочего соплазадача отыскания оптимального значениядовалось влияние самого факта изменения отношения площадей поперечных сечений камеры смешения и рабочего сопла на соответствие теоретических и экспериментальных рабочих характеристик водоструйного эжектора.
Сравнение экспериментальных и теоретических характеристик для разных давлений рабочей воды показало, что разработанная математическая модель теоретической рабочей характеристики учитьшает, не только сам факт изменения давления рабочей воды, но и вместе с ним влияние геометрических соотношений элементов водоструйного эжектора, т.е. сопла и камеры смешения. В этом случае теоретические рабочие характеристики ложились, как выше, так и ниже экспериментальных, но в допустимом диапазоне изменения давления.
Анализ экспериментальных данных на конкретных режимах работы эжектора, показал отсутствие влияния нестационарности процесса истечения струи воды из сопла на давление в приемной камере, а следовательно и на саму характеристику. Отсутствие этого влияния на давление, объясняется большим объемом приемной камеры эжектора, демпфирующим пульсации давления в ней. , кПа
На рис. 4.12, 4.13,4.14 и 4.15 показаны экспериментальные рабочие характеристики водоструйных эжекторов турбиностроительных фирм и расчетные характеристики этих эжекторов полученные автором с помощью разработанного программного комплекса WaterAir-Jet. Исходными для выполнения расчетов являлись: геометрические размеры эжектора; температура рабочей воды и скорость истечения струи из сопла.
Водоструйные эжекторы обеспечивают поддержание требуемого вакуума в конденсаторе, от которого при заданных параметрах перед турбиной зависит изоэнтропический перепад энтальпий, срабатываемый в ней. Погрешности измерений параметров, используемых при построении рабочих характеристик, приводят к погрешностям в определении давления в конденсаторе, а следовательно и в определении упомянутого изоэнтропического перепада. Поэтому говоря о погрешностях характеристик рассматриваются погрешности в определении этого теплоперепада. Для разного типа турбин определение погрешности будет зависеть от конкретного теплоперепада на нее. Для многоступенчатой конденсационной турбины К-800-240 располагаемый теплоперепад цилиндров средненго и низкого давлений составляет 1360 кДэю/кг при давлении в конденсаторе 3,4 кПа. При разнице давлений, определяемых по экспериментальной и теоретической характеристикам в 2 кПа, относительная величина ошибки расчета изоэнтропического теплоперепада не превышает 4 %.
Хорошее соответствие теоретических рабочих характеристик экспериментальным, свидетельствует об адекватности разработанных автором математических моделей и достоверности полученных результатов расчета углов раскрытия струи воды и теоретических рабочих характеристик.
