Струйный инжектор для подачи воздуха в пиковый котел газотурбинной тепловой электростанции, страница 3

4.2. Критическая скорость рабочего потока  а_р* = Ö (2*k)*R*Tp/(1+k) = 398м/с

Площадь критического сечения рабочего сопла  fp* = (Gp * а_р*) / (k* pp* * Pp) =

=(0,3*398) / (1,4 * 0,528 * 6,2 * 10⁵) = 0,000260м² = 2,60см² = 260мм2.

Диаметр критического сечения сопла соответственно равен ~18,6мм.

Площадь выходного сечения сопла равна fp1 = fp* / qр.н = 260 / 0,691 = 376мм²;

Диаметр выходного сечения сопла равен d1=21,9мм.

Сверхзвуковое сопло должно быть специально спрофилировано на lр.н= ~1,54.

4.3. Площадь сечения камеры смешения f₃ =(f₃/fp*)opt*fp* = 40,16*260=10442мм²; Диаметр сечения камеры смешения d₃ = 115,3мм; из конструктивных соображений принимаем d₃ = 116мм;

Средняя расходная скорость на выходе из камеры смешения равна:

       Wc = Gc / (f_{3 *} Ro) = 1,8 / (0,01056*1,17) = 146м/с

4.4. Длина свободной струи за соплом:

      lс1= d1*(0,37+U)/(4,4*0,09) = 21,9*(0,37+5,0)/(4,4*0,09) = 297мм;

Из конструктивных соображений принимаем lс1=300мм.

Максимальный диаметр свободной струи на расстоянии lс1 от выходного сечения сопла до плоскости установки камеры смешения равен:

     d₄ = 1,55* d1*(1+ U) = =1,55*21,9*(1+5,0) = 204 мм;

4.5. Так как d₄ >d₃, то входной участок камеры смешения выполняется в виде конического перехода с углом раствора ~90^o. Длина этого участка lс2 = ~50мм;

Расстояние от выходного сечения рабочего сопла до входного сечения цилиндрической камеры смешения lс = lс1+ lс2 = 300 + 50 =~350 мм;

Минимальная длина цилиндрической камеры смешения:

        lк = (6…10) * d_3;   lк = 6* d₃ = 6*115,3= 692мм;

Из конструктивных соображений принимаем lк = 700мм.

4.6. Диаметр сечения диффузора на выходе из инжектора определяется по назначеной средней скорости Wc=30м/с.

Площадь проходного сечения: fв=Gc/(Ro* Wc) = 1,8 / (1,17*30)=0,0513м² = 513см².

Соответствующий диаметр диффузора на выходе равен dc= ~256мм.

Из конструктивных соображений диаметр диффузора на выходе может быть несколько уменьшен. Длина диффузора определяется максимальным углом раскрытия для безотрывного конического диффузора со степенью расширения fв / f₃ = 513/104,4 = 4,9, который равен ~14гр.

Общий вид одной секции струйного инжектора (СИ) и эскиз с основными размерами показан на Рис.1.

5. ОБЩАЯ КОМПОНОВКА И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ БСИ

5.1. Секции СИ могут быть скомпонованы по фронту сечения на входе в горелку котла. Для размеров входного сечения горелки ВхН не менее 600х900мм шесть параллельных СИ компонуются попарно в 3 ряда вдоль размера 900мм. Общая длина БСИ, по предварительным оценкам, может составить ~2,0м.

5.2. Подводящий трубопровод рабочего воздуха от компрессора к БСИ должен иметь минимальные потери давления и рассчитывался на среднюю скорость 25м/с. При максимальном расходе рабочего воздуха Gр=1,8кг/с и плотности rр=4,47кг/м3 потребная площадь сечения трубопровода составляет ~161cм2, что соответствует диаметру Ф143мм. Принимаю условный диаметр подводящих труб сжатого воздуха Ф150мм.

В пределах БСИ целесообразно выполнить разводку от общей трубы Ф150мм двумя параллельными коллекторными трубами Ф100мм на 3 СИ каждый. Сопла СИ могут крепиться непосредственно к фланцам отводов коллекторных труб Ф50…60мм.

Положение коллекторных труб в БСИ и положение сопл на коллекторах должно четко фиксироваться, чтобы обеспечить при сборке взаимную соосность сопл и камер смешения для каждого СИ в пределах ±3мм.

5.3. БСИ условно можно разделить на три отсека: воздухозаборный, стыковочный и напорный.

В воздухозаборный отсек, находящийся под атмосферным давлением, подается в двух коллекторах сжатый воздух, а также инжектируется атмосферный воздух с улицы и из машинного зала.