Промышленность \ Паровые и газовые турбины

Струйный инжектор для подачи воздуха в пиковый котел газотурбинной тепловой электростанции, страница 2

Vc/Vp= Рр/Рс*Тс/Тр= (6,2/1,093)*(309/473)=3,705

Отношение удельных объемов инжектируемой среды и рабочей струи:

Vн/Vp= Рр/Рн*Тн/Тр= (6,2/1,033)*(273/473)=3,464

3.3.Оптимальное отношение площадей сечений камеры смешения и сопла (f3/fp*)opt определяется для принятого коэффициента инжекции из решения квадратного уравнения с коэффициентами  а, b и с:

а = 0,95*0,975*qр.н=0,9262*0,691=0,640

b = -{0,95*0,975 + 2*eр.н * [ (1/0,9-0,5)*(Vc/Vp) * (1+U)^2 - (0,975*0,925-0,5) * (Vн/Vp) * U^2]}= - {0,9262 + 2*0,284* [ (1,11-0,5)*3,705* 5,5^2 - (0,9019-0,5) * 3,464 * 4,5^2]}= - (0,9262 + 38,83 – 16,01) = - 23,75

c = 2 * (eр.н/qр.н) * (1/0,9-0,5) * (Vc/Vp) * (1+U)^2 = 2 * (0,284/0,691) * (1,11-0,5) * 3,705 * 5,5^2 = 0,822*2,26*30,25 = 56,196

(f3/fp*)opt = [ -b + Ö (b^2-4*a*c) ] / (2 * a) = [ 23,75 + Ö (-23,75^2 - 4 * 0,640* 56,196)] / (2*0,640) = [ 23,75 + 20,499 ] / 1,28 = 34,57

3.4.Проверка величины избыточного давления за инжектором.

Предварительно вычисляем обратную величину (fp*/f3)opt = 0,02892.

Далее определяем:

f3/fн2= (f3/fp*) / (f3/fp*-1/qрн) = 34,57 / (34,57 – 1/0,691) = 1,0437;

fp*/fн2 = (fp*/f3)*(f3/ fн2) = 0,02892 * 1,0437 = 0,0302

Относительное избыточное давление:

DPc/Pн =k*pp* *(Pp/Pн)*(fp*/f3) {0,95*0,975*lр.н + eр* [(0,975*0,925-0,5)* (Vн/Vp)*(fp*/ fн2) *U^2 – (1/0,9 –0,5)* (Vc/Vp)* (fp*/f3)*(1+U)^2]}

Здесьpp* и eр* - значения функций для критического истечения из сопла, соответственно  pp* = 0,528; eр* = 0,634.

DPc / Pн =1,4 * 0,528* 5,71 * 0,02892 *{0,9262 * 1,54 + 0,634 * [(0,9018-0,5) * 3,464 * 0,0302 * 4,5^2 – 0,611 * 3,705 * 0,02892 * 5,5^2]} = 0,0867

Расчетное избыточное давление за инжектором составляет ~900мм.в.ст., что существенно превышает требованиям ТЗ по обеспечению пикового котла. Необходима корректировка коэффициента инжекции.

3.5. Принимаем коэффициент инжекции U=5,0 и вновь определяем оптимальное отношение площадей сечений камеры смешения и сопла (f3/fp*)opt:

b = -{0,95*0,975 + 2*eр.н * [ (1/0,9-0,5)*(Vc/Vp) * (1+U)^2 - (0,975*0,925-0,5) * (Vн/Vp) * U^2]}= - {0,9262 + 2*0,284* [ (1,11-0,5)*3,705* 6,0^2 - (0,9019-0,5) * 3,464 * 5,0^2]}= - 27,37;

c = 2 * (eр.н/qр.н) * (1/0,9-0,5) * (Vc/Vp) * (1+U)^2 = 2 * (0,284/0,691) * (1,11-0,5) * 3,705 * 6,0^2 = 66,88;

(f3/fp*)opt = [ -b + Ö (b^2-4*a*c) ] / (2 * a) = [ 27,37 + Ö (-27,37^2 - 4 * 0,640* 66,88)] / (2*0,640) = [ 27,37 + 24, 04 ] / 1,28 = 40,16

3.6. Проверка величины избыточного давления за инжектором.

Обратная величина (fp*/f3)opt = 0,0249.

f3/fн2= (f3/fp*) / (f3/fp*-1/qрн) = 40,16 / (40,16– 1/0,691) = 1,0374

fp*/ fн2 = (fp*/f3)*(f3/ fн2) = 0,0249 * 1,0374 = 0,0258

Относительное избыточное давление:

DPc / Pн =1,4 * 0,528* 5,71 * 0,0249 *{0,9262 * 1,54 + 0,634 * [(0,9018-0,5) * 3,464 * 0,0258 * 5,0^2 – 0,611 * 3,705 * 0,0249* 6,0^2]} = 0,0745

Расчетное избыточное давление за инжектором составляет ~750мм.в.ст., что несколько превышает величину, указанную в ТЗ, однако соответствующая величина коэффициента инжекции U=5 может оказаться предельной по температуре воздуха за инжектором.

С определенным запасом по давлению за инжектором принимается коэффициент инжекции U=5.

3.7. Давление потока в цилиндрическом сечении камеры смешения:

DPк/Pн = [0,5k*eр**pp**(Vн/Vp)]/[0,925^2 pр.н*(f3/fp* -1/qр.н)^2 ] =

=(0,5*1.4*0,634*0,528*3,464)/(0,925^2 *0,175*(40,16 -1/0,691)^2  =0,00362

Р2 /Pн = 1,033 - DPк/Pн = 1,033- 0,00362 = 1,0294 кг/см2


4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СТРУЙНОГО ИНЖЕКТОРА

4.1. Расчетная производительность инжектора Gc= 1,8кг/с;

Для принятого коэффициента инжекции U =5 максимальный расход рабочей струи:

Gр= Gc/(1+U) = 1,8/6,0 =0,3кг/с;

Расход инжектируемого воздуха Gн= 1,5кг/с;

Скачать файл