Вдосконалення системи проміжного охолодження багатоступеневих компресорів застосуванням термопресора
Вантажиться...
Файли
Дата
2021-09-15
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 – Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика.
Дисертація присвячена дослідженню теплофізичних процесів в
термопресорі, який застосовується для проміжного охолодження стискуваного
повітря в багатоступеневому компресорі. При застосуванні термопресора
забезпечується дрібно-дисперсне розпилення води з ізотермуванням процесу
стиснення в наступній ступені компресора при додатковому підвищенні повного
тиску на 1–5 % і, як наслідок, скорочення споживання потужності
багатоступеневими компресорами енергетичної установки близько 10 %, що, у
свою чергу, дозволяє підвищити ККД газотурбінної установки на 1–2 % з
відповідним зменшенням питомої витрати палива на 5–10 г/(кВт∙год).
Розроблено математичну модель для розрахунку теплогідродинамічних
параметрів процесів проміжного охолодження стискуваного повітря в
термопресорі, яка дозволяє обчислювати зміну діаметра упорскуваної краплі води
в полідисперсному потоці, процеси переносу та випаровування краплі в потоці
повітря, яке рухається із навколозвуковою швидкістю 0,4–0,8 Маха, що дає
можливість забезпечити раціональну організацію робочих процесів і максимальне
підвищення тиску на 1–5 % та високу дисперсність розпилення із середнім
діаметром краплі в потоці до 20 мкм.
Отримано значення основних характеристик процесу випаровування, в
залежності від яких визначено аналітичне рівняння для розрахунку раціональної
відносної довжини камери випаровування термопресора (від 3 до 10 калібрів) для
забезпечення підвищення повного тиску в результаті ефекту термогазодинамічної
компресії, а також емпіричні рівняння для визначення раціональних значень
коефіцієнта місцевого опору для конфузора (0,02–0,08) та дифузора (0,08–0,32),
які забезпечують отримання підвищення тиску в термопресорі за мінімальних
втрат на тертя та які можуть бути рекомендовані для використання в методиці
проектування термопресорів малої витрати (до 1,5 кг/с).
Thesis for obtaining the Candidate of Science (Engineering) degree in specialty 05.14.06 – Technical Thermophysics and Industrial Thermal Power Engineering. The scientific work has been carried out at Admiral Makarov National University of Shipbuilding, Ministry of Education and Science of Ukraine. The thesis is devoted to the study of thermophysical processes in the thermopressor. This apparatus is used for intercooling of compressed air in order to reduce power consumption by energy plant multistage compressors. A finely dispersed spray of water with isothermal compression in the next stage of the compressor with an additional increase in the total pressure by 1–5 % are provided in the case of using a thermopressor. At the same time, the reduction in power consumption by the power plant multistage compressors has been about 10 %. This, in turn, made it possible to increase the efficiency of gas turbines by 1–2 % with a corresponding decrease in the specific fuel consumption by 5–10 g/(kW∙h). A mathematical model has been developed for calculating the thermohydrodynamic parameters of the intercooling process of compressed air in the thermopressor (the change in the water droplet diameter in a polydisperse flow, the transfer and evaporation processes of a water droplet in the air flow moving at a transonic speed of Mach 0.4–0.8). It makes possible to ensure a rational organization of working processes and a maximum pressure increase of 1–5% and a high dispersion of spraying with an average droplet diameter in the flow up to 20 microns. An analytical equation has been determined for calculating the rational relative length of the thermopressor evaporation chamber (from 3 to 10 calibers) to ensure an increase in the total pressure as a result of the thermogasdynamic compression effect, as well as empirical equations have been obtained to determine the rational values of the local resistance coefficient for the confuser (0.02–0.08) and the diffuser (0.08–0.32), which ensure the pressure increase obtained in the thermopressor with minimal friction losses. They can be recommended for use in the design methodology for low-flow thermopressors (up to 1.5 kg/s).
Thesis for obtaining the Candidate of Science (Engineering) degree in specialty 05.14.06 – Technical Thermophysics and Industrial Thermal Power Engineering. The scientific work has been carried out at Admiral Makarov National University of Shipbuilding, Ministry of Education and Science of Ukraine. The thesis is devoted to the study of thermophysical processes in the thermopressor. This apparatus is used for intercooling of compressed air in order to reduce power consumption by energy plant multistage compressors. A finely dispersed spray of water with isothermal compression in the next stage of the compressor with an additional increase in the total pressure by 1–5 % are provided in the case of using a thermopressor. At the same time, the reduction in power consumption by the power plant multistage compressors has been about 10 %. This, in turn, made it possible to increase the efficiency of gas turbines by 1–2 % with a corresponding decrease in the specific fuel consumption by 5–10 g/(kW∙h). A mathematical model has been developed for calculating the thermohydrodynamic parameters of the intercooling process of compressed air in the thermopressor (the change in the water droplet diameter in a polydisperse flow, the transfer and evaporation processes of a water droplet in the air flow moving at a transonic speed of Mach 0.4–0.8). It makes possible to ensure a rational organization of working processes and a maximum pressure increase of 1–5% and a high dispersion of spraying with an average droplet diameter in the flow up to 20 microns. An analytical equation has been determined for calculating the rational relative length of the thermopressor evaporation chamber (from 3 to 10 calibers) to ensure an increase in the total pressure as a result of the thermogasdynamic compression effect, as well as empirical equations have been obtained to determine the rational values of the local resistance coefficient for the confuser (0.02–0.08) and the diffuser (0.08–0.32), which ensure the pressure increase obtained in the thermopressor with minimal friction losses. They can be recommended for use in the design methodology for low-flow thermopressors (up to 1.5 kg/s).
Опис
Кобалава, Г. О. Вдосконалення систем проміжного охолодження багатоступеневих компресорів застосуванням термопресора : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" : захист 15.09.2021 / Кобалава Галина Олександрівна ; наук. кер. Д. В. Коновалов ; Одес. нац. акад. харчових технологій, [Нац. ун-т кораблебудування ім. адмірала Макарова]. — Одеса : ОНАХТ, 2021. — 28 с.
Ключові слова
термопресор, CFD-моделювання, випаровування води, контактне охолодження повітря, діаметр краплі, компресор, thermopressor, CFD modeling, water evaporation, contact air cooling, droplet diameter, compressor