ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ОБЛЕДЕ ГЕНИЯ
ВОЗДУХОЗАБОРНОГО ОЧИСТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
1.1 Характеристика атмосферного воздуха.
1.2 Вода в атмосфере
1.3 Причины обледенения воздухозаборного очистительного
устройства газотурбинной установки.
1.3.1 Температура атмосферного воздуха.
1.3.2 Влажность атмосферного воздуха.
1.3.3 Водность атмосферного воздуха
1.3.4 Термогазодинамические процессы в воздушном потоке по тракту входного устройства гаютурбинной установки
1.4 Погодные условия, способствующие обледенению воздухозаборного очистительного устройства газотурбинной установки.
1.4.1 Характеристика туманов, как фактора возникновения обледенения
1.4.2 Анализ климата в отдельных регионах использования ГТУ.
1.5 Анализ используемых конструкции ВОУ ГТУ.
1.5.1 Описание конструкции ВОУ ГТУ без козырьков.
1.5.2 Конструкция ВОУ ГТУ ПС
1.5.3 Конструкция ВОУ с увеличенным козырьком
1.5.4 Конструкция ВОУ с применением фильтровкассет
1.6 Постановка задачи исследования процесса обледенения.
ВЫВОДЫ ПО I ГЛАВЕ
ГЛАВА 2 ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ВОЗДУХОЗАБОРНОГО ОЧИСТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ СТАЦИОНАРНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ В
УСЛОВИЯХ ОБЛЕДЕНЕНИЯ.
2.1 Анализ условий течения воздуха по воздушному тракту
2.1.1 Анализ параметров течения воздуха по воздушному тракту
2.1.2 Критерии подобия в проектировании процесса течения воздуха по ВОУ ГТУ
2.2 Уравнение инерционного движения капли и его критерий подобия
2.3 Обледенение конструктивных элементов воздухозаборного очистительного устройства.
2.4 Определение основных температурновлажностных условий обледенения мультициклонов в устройстве подготовки воздуха ГТУ
2.4.1 Сепарация водности в фильтрах типа циклон
2.4.2 Температурные границы обледенения
2.4.3 Граничные значения влажности воздуха.
2.4.4 Критические значения водности
2.5 Оценка влияния негерметичности конструкции ВОУ на процессы обледенения.
ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЛЕДЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВОУ ГТУ
3.1 Математическая модель обледенения элементов самолета
3.2 Моделирование газодинамических процессов многофазной вязкой среды.
3.3 Физическая модель процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.4 Математическая модель процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.5 Численная реализация физикоматематической модели процесса обледенения элементов ВОУ ГТУ
3.6 Проектирование расчетной области.
3.7 Программная реализация физикоматематической модели газотермодинамических процессов в воздушном тракте ВОУ.
ВЫВОДЫ ПО 3 ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВОУ ГТУ.
4.1 Разработка инженерных мероприятий обеспечивающих повышение эффективности ПОС ВОУ ГТУ
4.2 Результаты исследования входного устройства ВОУ ГТУ
4.2.1 Мультициклонная система фильтрации.
4.2.2 Система фильтрации на основе фильтровкассет.
4.3 Использование решеток как средства снижения водности на входе в ВОУ
4.3.1 Методика расчета конструкции решеток.
4.3.2 Расчет эффективности использования решеток.
4.3.3 Расчет времени работоспособности решеток.
4.4 Способ борьбы с обледенением предфильтров.
4.5 Результаты исследования областей возникновения обледенения
ВОУ ГТУ
4.5.1 Область камеры фильтров тонкой очистки.
4.5.2 Основная камера всасывания ВОУ.
4.6 Расчет и совершенствование ПОС ВОУ ГТУ.
4.6.1 Расчет ПОС при применении решеток
4.6.2 Совершенствование ПОС при использовании в ВОУ фильтр
кассет
4.7 Инженерная методика оценки эффективности ПОС ГТУ
ВЫВОДЫ ПО 4 ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Библиографический список.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертация посвящена исследованию процесса обледенения воздухозаборного очистительного устройства газотурбинной установки и усовершенствованию е противообледенительной системы.
Впервые проблема обледенения остро встала с развитием авиации в начале прошлого века. Обледенение элементов самолтов представляло собой абсолютно неизученную, сложную проблему, негативно влияющую на безопасность полета и лтнотактические характеристики. Начало изучения процесса обледенения положили в х гг. И.П.Мазин, В.Е.Минервин,
Н.П.Фомин, А.Х.Хргиан. Они внесли вклад в разработку физикометеорологических основ процесса обледенения самолетов, выделив основную причину переохлажденные капли облаков.
Дальнейшим изучением вопроса занимались такие ученые, как Р.Х. Тенишев, А.И. Тесленко, .. Трунов и др., разработавшие методы расчета интенсивности обледенения различных частей летательных аппаратов. Данные методы носили упрощенный характер, применялись к телам с простой формой и стационарным полем обтекания и требовали проведения физического эксперимента.
Опираясь на теорию обледенения летательных аппаратов ЛА, исследованием проблемы обледенения при эксплуатации газотурбинных установок ГТУ занимался АЛ. Кузнецова . х гг. в. им был предложен упрощенный метод расчета противообледенительной системы ПОС для стационарных, монтируемых в закрытых помещениях, ГТУ. В качестве борьбы с обледенением на входе воздушного тракта ГТУ ученым предлагалось использовать козырьки. Однако рассматриваемые ГТУ были не авиационного типа.
В последние годы в связи с широким распространением газопроводной
сети резко возросло количество создаваемых компрессорных станций,
использующих быстромонтируемые газоперекачивающие агрегаты на базе
ГТУ авиационного типа, в частности ПС. Использование ГТУ в стационарных режимах существенно изменило условия их работы. Появились дополнительные устройства ВОУ, обеспечивающие очистку воздуха от жидких и твердых фракций.
Использование ГТУ в регионах с высоким уровнем влажности и водности приводит к возникновению интенсивного обледенения ВОУ при отрицательных температурах, несмотря на применение противообледенительных систем ПОС, т.е. применяемая ПОС зачастую не справляется с увеличением обледенения элементов ВОУ, что. приводит к вынужденной остановке ГТУ или даже аварии. В качестве решения проблемы производится вынужденная остановка ГТУ для ликвидации обледенения, при этом приходится использовать дублирующие ГТУ, что представляется экономически невыгодным.
Таким образом, исследование процессов обледенения ВОУ ГТУ является не до конца изученной проблемой. Без внимания остаются вопросы моделирования данных процессов. Не рассмотрен вопрос численного моделирования процесса обледенения элементов ВОУ, который отличается от процесса обледенения элементов ЛА режимом течения воздушного потока, малыми скоростями, турбулентностью течения.
Помимо совершенствования уже существующей ПОС необходимо рассмотреть возможности использования дополнительных средств борьбы с обледенением на входе в ВОУ, разработать достаточно простой математический аппарат экспертных оценок, позволяющий значительно сократить время оценки эффективности ПОС.
Тем самым существует потребность в оптимизации работы противообледенительных систем ВОУ ГТУ, что возможно лишь на основе изучения и моделирования газодинамических процессов в данных устройствах Настоящее исследование, направленное, в конечном счете, на усовершенствование противообледенительной системы ВОУ ГТУ, является перспективным.
Существенным фактором при эксплуатации газотурбинной установки ГТУ, являются климатические условия в данной местности. Соответственно при проектировании компрессорных станций КС, необходимо четко представлять возможные погодные условия и применять соответствующие средства борьбы с обледенением. Таким образом, одной из задач являлось и изучение климата местности в тех регионах где были зафиксированы случаи обледенения.
Оптимизация работы ПОС ВОУ ГТУ возможна лишь на основе изучения и моделирования газодинамических процессов в данном устройстве. В то время как проведение экспериментальных работ требует специального оборудования, установок, имитирующих водность, т.е. является затратным, применение математического моделирования как альтернатива представляется весьма перспективным. Поскольку в имеющихся на сегодня методах расчета обледенения рассматриваются только траектории движения капель и интенсивность обледенения, а изменения геометрии обледеневающей детали и поля скоростей несущего потока остаются без учета, это не позволяет адекватным образом описать процесс обледенения ВОУ ГТУ. В ГТУ многофазный влажный воздух движется в закрытых каналах со сложной геометрией и перепадами температур поверхностей элементов ВОУ. Поэтому учет физикомеханических и термодинамических процессов в математической модели просто необходим. Углубление разработки математической модели позволит создать достаточно корректные методы инженерной оценки ПОС.
Актуальность
- Київ+380960830922