Совершенствование теплового состояния жаровых труб и температурного поля на выходе высокофорсированных камер сгорания энергетических газотурбинных установок
Диссертация
Исследовано влияние параметров рабочего процесса (температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха, давления), вида топлива, а также конструктивных особенностей на тепловое состояние стенки ЖТ со струйно-заградительной системой охлаждения трубчато-кольцевой КС энергетической ГТУ. Получены опытные кривые распределения температуры стенки двух исследованных вариантов ЖТ при натурных… Читать ещё >
Содержание
- Условные обозначения
- Глава 1. Современное состояние вопроса
- Глава 2. Методика экспериментальных исследований
- 2. 1. Объект исследований
- 2. 2. Моделирование режимов работы камеры сгорания на стенде
- 2. 3. Опытная установка и методика проведения испытаний
- 2. 4. Методика проведения испытаний камеры сгорания в составе газотурбинной установки ГТЭ
- Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
- 3. 1. Полнота сгорания топлива
- 3. 2. Температурное поле газа за камерой сгорания
- 3. 3. Режим зажигания
- 3. 4. Тепловое состояние стенки жаровой трубы
- Глава 4. Рекомендации по расчету теплового состояния стенок жаровых труб камер сгорания ГТУ
- Глава 5. Практическое применение рекомендаций по расчету теплового состояния стенок жаровых труб. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными
Список литературы
- Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М.: Наука, 1986.716 с.
- Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. -М.: Энергия, 1972. 464 с.
- Акулов В. А. Совершенствование температурного режима и разработка метода его расчета в элементах конструкции высокофорсированной камеры сгорания ГТУ: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1989. — 16 с.
- Антоновский В.И. Исследование теплообмена в камерах сгорания газотурбинны установок, работающих на жидком топливе: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1965.- 123 с.
- Антоновский В., Акулов В. Влияние давления на горение жидкого топлива в камерах сгорания ГТУ//Теплоэнергетика. 1985. — № 9. — С.36−38
- Антоновский В., Ан К.Е. Измерение теплового излучения в камерах сгорания газовых турбин//Турбины и компрессоры. 2002. — № 3, 4 (20, 21). -С. 15−25
- Апельбаум С.О., Жестков Б. А. Охлаждение жаровых труб основных камер сгорания ТРД, предназначенных для работы при высоких температурах и давлениях воздуха//Тр. ЦИАМ. 1959. — Вып.368. — 24 с.
- Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. Л.: Энергия, 1967. — 326 с.
- Бородачев В.Я. Теоретическое и экспериментальное исследование воздушно-заградительного охлаждения плоской пластины. М.: Оборонгиз, 1956.-39 с.
- Бородянский Г. Я., Палатник И. Б., Темирбаев Д. Ж. К расчету смесителей камер сгорания газовых турбин//Проблемы теплоэнергетики и прикладной теплофизики: Сб. науч. тр./Казахский научно-исслед. институт энергетики. Алма-Ата: Наука, 1970. — Вып.6. — С.89−98
- Гольдштейн А.Д., Корсов Ю. Г. Современное состояние и перспективы развития газотурбинных и комбинированных установок//Тр. ЦКТИ. 2002. — Вып.284. — С.3−24
- Горадиа, Колуэлл. Параметрическое исследование турбулентной пристенной струи в спутном потоке с произвольным градиентом давления//Ракетная техника и космонавтика. 1971. — № 11. — С.52−62
- Госмэн А.Д., Пан В.М. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. М.: Мир, 1972. — 328 с.
- Гулаков А.А. Гидродинамика и теплообмен в системах несимметричных импактных газовых струй: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Екатеринбург, 2002. 24 с.
- Гэддис, Лэмб. Приближенный анализ пленочного охлаждения при постоянных свойствах охладителя//Энергетические машины и установки, А93 1971. — № 4. — С. 1−10
- Дьяков А. Перспективы использования газовых турбин в электроэнергетике России//Энергетик. 2003. — № 2. — С.4−10
- Жестков Б.А. Основы теории и расчет теплового состояния стенок камер сгорания реактивных двигателей: Уч. пособие.- Уфа: УАИ им. Орджоникидзе, 1980. 95 с.
- Жестков Б.А. Охлаждение жаровых труб основных камер сгорания ТРД//Тр. ЦИАМ. 1958. — Вып.330. — 35 с.
- Жестков Б.А., Глазков В. В., Гусева М. Д. Методика расчета температуры стенки при струйном и комбинированном охлаждении//Тр. ЦИАМ. 1955. — Вып.267. — 32 с.
- Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. Пер. с англ.: М.: Мир, 1975.-934 с.
- Изучение температурного режима высокофорсированной камеры сгорания ГТУ/В.Антоновский, В. Кругов и др.// Энергомашиностроение. -1985. № 10. — С.17−20
- Исследование и доводка камеры сгорания газотурбинной установки ГТЭ-150 на ГРЭС-3 Мосэнерго. Отчет о НИР № 69 908/0−15 120. Л.: НПО ЦКТИ, 1991.-82 с.
- Камера сгорания ГТЭ-150. Испытания на стенде ЦКТИ и освоение на ГРЭС-3 МОСЭНЕРГО/В .И. Антоновский, В. А. Асосков, А. П. Пеков, С. М. Хайрулин, С.В.Буртасов//Тр. ЦКТИ. 2002. — Вып.284. — С.54−71
- Кириллов И.И., Сударев А. В., Резников А. Г. Керамика в высокотемпературных ГТУ (Обзор)//Промышл. теплотехника-1990. № 12. -С.67−89
- Кнорре Г. Ф. Топочные процессы. М.: ГЭИ, 1959. — 473 с.
- Колмогоров А. Уравнения турбулентного движения несжимаемой жидкости//Изв. АН СССР, Физ. серия. 1942. — № 1−2. — С.56−58
- Кругов В.Б. Исследование и разработка камер сгорания большой мощности: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1978. — 22 с.
- Кудрявцев В.А. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена в узлах подачи охлаждающего воздуха в жаровые трубы//Тр. ЦИАМ. 1992. — Вып. 1295. — С.39−45
- Кузнецов А., Сударев А. Аэродинамика и теплопередача плоской турбулентной струи, растекающейся вдоль плоской поверхности//Энергомашиностроение. 1964. — № 6. — С.8−11
- Лефевр. А. Процессы в камерах сгорания ГТД. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-566 с.
- Лукаш В.П., Попов В. Л., Рекин А. Д. Расчетно-экспериментальное исследование теплового и напряженного состояния стенок жаровых труб с точеными секциями//Тр. ЦИАМ. 1992. — Вып.1295. — С. 19−27
- Михеев М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. — 344 с.
- Мэтьюз Л., Уайтло Дж. Расчет пленочного охлаждения при наличии рециркуляционных потоков с помощью математической моделитурбулентности, состоящей из двух уравнений//Тепло- и массоперенос. -1972- Т.1, ч.З. — С.57−67
- Обработка результатов исследований и доводки камеры сгорания при испытаниях головного агрегата ГТЭ-150. Отчет о НИР № 69 306/0−15 465-СПб.: НПО ЦКТИ, 1993. -96 с.
- Ольховский Г. Г. Тепловые испытания стационарных газотурбинных установок. М.: Энергия, 1971. — 408 с.
- Основы практической теории горения: Уч. пособие для вузов/В.В.Померанцев, К. М. Арефьев и др.- под ред. В. В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. Д.: Энергоатомиздат, 1986. -312 с.
- Основы теплопередачи в авиационной и ракетной технике/ Авдуевский B.C. и др. М.: Оборонгиз, 1960. — 390 с.
- Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». 3-е изд., перераб. М.: Энергия, 1978. — 704 с.
- Прудников А. Г. Волынский М.С., Сагалович В. Н. Процессы смесеобразования и горения в реактивных двигателях. М.: Машиностроение, 1971.-356 с.
- Разработка и исследование камеры сгорания для газотурбинной установки ГТЭ-150 с начальной температурой газа 1100 °C. Отчет о НИР № 69 651/0−13 664. Л.: НПО ЦКТИ, 1987 — 83 с.
- Расчет и выбор варианта модернизации пламенных труб камеры сгорания ГТЭ-150. Технический отчет № 3 140 046Р. СПб.: АО JIM3, 2001. -62 с.
- Расчет и испытания проточной части газотурбинного двигателя/
- B.К. Дондошанский, В. Ф. Дергач и др. Л.: Машиностроение, 1972. — 352 с.
- Рекин А.Д., Лукаш В. П., Стряпунин С. А. Экспериментальные исследования теплообмена на перфорированной стенке с наклонными отверстиями, обтекаемой турбулентным потоком газа//Тепломассообмен, ММФ-2000. Тр. 2000. — Т.1. — С.282−286
- Рекин А.Д., Рожицкий С. И. Определение оптимальной длины точеных секций жаровой трубы при пленочном охлаждении//Тр. ЦИАМ. -1989. Вып.1273. — С.6−19
- Репухов В.М. Теория тепловой защиты стенки вдувом газа. Киев: Наукова думка, 1980. — 296 с.
- Сторожук Я.П. Камеры сгорания стационарных газотурбинных и парогазовых установок. Расчет и проектирование. Л.: Машиностроение, 1978.-232 с.
- Сторожук Я.П., Антоновский В. И. Расчет температуры металла пламенной трубы//Тр. ЦКТИ. 1967. — Вып.75. — С. 156−173
- Сторожук Я.П., Антоновский В. И. Эмиссионные характеристики факела//Тр. ЦКТИ. 1967. — Вып.75. — С.148−155
- Сторожук Я., Асосков В. Вопросы приближенного моделирования процессов горения в камерах сгорания ГТУ//Теплоэнергетика. 1964. — № 1.1. C.59−63
- Сторожук Я.П., Асосков В. А. Выгорание топлива и огневое моделирование камер сгорания//Тр. ЦКТИ. 1967. — Вып.75. — С.110−137
- Сторожук Я.П., Кругов В. Б., Антоновский В. И. Исследования, проведенные в ЦКТИ в области камер сгорания ГТУ//Тр. ЦКТИ. 1964. -Вып.50. — С.53−65
- Сударев А.В., Антоновский В. И. Камеры сгорания газотурбинных установок: Теплообмен. JL: Машиностроение, 1985. — 272 с.
- Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. — СПб.: НПО ЦКТИ, 1998. 256 с.
- Теплообмен при охлаждении пластины пучком струй, покрывающих поверхность (влияние числа сопловых отверстий)/Д.Андруз, Д. Дьюранс, С. Хуссейн, С. Оджборн//Энергетические машины.— 1988. № 4. -С.81−88
- Трембовля В.И. и др. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергия, 1977. — 296 с.
- Тринг М.В. Наука о пламенах и печах. Пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1958. — 482 с.
- Установки газотурбинные и парогазовые. Расчет и проектирование камер сгорания. РТМ 108.022.11 83. — М.: Минэнергомаш: НПО ЦКТИ-131 с.
- Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей/Б.В. Раушенбах, С. А. Белый и др. М.: Машиностроение, 1964. — 525 с.
- Шебалова З.А. Смесители//Тр. ЦКТИ.- 1967. Вып.75. — С.174−180
- Эджертон А.К., Сен Д. Распространение пламени: влияние давления на скорость горения в плоских пламенах.//Тр. IV симпозиум по вопросам горения и детонационных волн. М.: Оборонгиз, 1956. — С.224−232.
- Alkabie Н., McMillan R., Noden R. Duel Fuel Dry Low Emissions (DLE) Combustion System for the ABB Alstom Power 13,4 MW Cyclone Gas Turbine//ASME Paper. 2000-GT-l 11
- Ballal D.R., Lefebvre A.H. Flame Propagation in Heterogeneous Mixtures of Fuel Droplets, Fuel Vapor and air//Proceedings of Eighteenth
- Simposium (International) on Combustion. The Combustion Institute, Pittsburgh, 1980.-pp.321−328
- Combustion and heat transfer in gas turbine systems/Ed. By Norster E.R.- Oxford: Pergamon Press, 1971.-408 p.
- Combustion of carbon particles generated from liquid hydrocarbon fuels/ Masao Kito, Masao Ishimaru, Sei Kawahara, Takeshi Sakai//Combustion and Flame, 1971.-Vol. 17. — pp.391−397
- DeCorso S.M., Kemeny G.A. Effect of Ambient and Fuel Pressure on Nozzle Spray Angle//Trans. ASME.- 1957.- Vol. 79.- pp.607−615
- Goldstein R.J., Haji-Sheirkh A. Prediction of film cooling effectiveness// JSME 1967. Semi-Intern. Symposium Papers Heat Mass Transfer, Thermal Stress-Tokyo, 1967.-pp.213−218
- Hall A.R., Diederichsen Y. An Experimental Study of Burning of Single Drops of Fuel in Aiv at Pressures up to Twenty Atmospheres// Proceedings of IV Symposium of Combustion- The Combustion Institute, Pittsburgh, 1973.-pp. 167−176
- Hottel H.C., Mangelsdorf H.G. Heat transmission from non-luminous gases-II experimental study of water vapour//Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. S.I.-1935.-pp.517−549
- Ju Shan Chin, Lefebvre A.H. Influence of Fuel Composition on Flame Radiation in Gas Turbine Combustors//J. Propulsion. 1990. — Vol. 6.- № 4. -pp.497−502
- Kacker S.C., Pai B.R., Whitelaw J.H. The prediction of wall jet flows with particular reference to film cooling//Prog. Heat Mass Transfer, 2. Oxford: Pergamon Press, 1969. — pp. 163−186
- Lefebvre A.H. Fuel Effects on Gas Turbine Combustion- Ignition, Stability, and Combustion Efficiency//Transactions of the ASME Paper. 84-GT-87
- Lefebvre A.H. The Role of Fuel Preparation in Low-Emission Combustion//Transactions of the ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1995. — Vol. 117. — pp.617−654
- Lefebvre A.H., Norster E.R. A Design Method for the Dilution Zones of Gas Turbine Combustion Chembers//College of Aeronautics Note 169. Cranfild, 1966
- Malecki, В., Rhie, J., McKinney, R. Application of a CFD-Based Analysis System to the PW6000 Combustor to Optimize Exit Temperature Distribution- Part I: Description and Validation of the Analysis T00I//ASME Paper- 200 l-GT-0062
- Malecki, В., Rhie, J., McKinney, R. Application of a CFD-Based Analysis System to the PW6000 Combustor to Optimize Exit Temperature Distribution- Part II — Comparison of Predictions to Full Annular Rig Test Data//ASME Paper. 2001-GT-0064
- Nakata Т., Sato M., Ninomiya T. Effect of Pressure on Combustion Characteristics in LBG-Fueled 1300°C-Class Gas Turbine//Transactions of the ASME. 1994. — Vol. 116. — pp.554−558
- On the monochromatic distribution of the radiation from the luminous flame. S. Takasi, K. Takeshi, G. Sosuke, H. Takashi. Bull. JSME. — 1969. -Vol.12, № 53. — pp.1135−1143
- Pai B.R., Whitelaw J.H. The prediction of wall temperature in the presence of film cooling. Intern. J. Heat Mass Transfer. — 1971. — Vol. 14 — № 3 -pp. 409−426.
- Price J.R., Jimenez О., Parthasarathy V. Ceramic Stationary Gas Turbine Development Program-Seventh Annual Summary//ASME paper. 2000-GT-0075
- Rawlins D.C. SoLoNOx Combustion System Update//Proceedings of Turbomachinery Technology Seminar. Solar Turbines. —1995
- Schenk B. Ceramic Turbine Engine Demonstration Project A Summary Report//ASME paper.- 2000-GT-0052
- Sivaramakrishna G., Muthuveerappan N., Shankar Venkataraman. CFD Modeling of the Aero Gas Turbine Combustor//ASME Paper. 2001-GT-0063
- Soergel G. Forschungsarbeiten zuHocHtemperaturbauteilen von Turbomaschinen//Turbomaschinen fur Kraftwerke: Beitragsmanuskripte. XXX Krafitwerkstechnisches Kolloquium. Dresden: Technishe Universitaet Dresden, 1998.-S.7−12
- Takehara I., Tatsumi Т., Ichikawa Y. Summary of CGT302 Ceramic Gas Turbine Research and Development Program//ASME paper 2000-GT-0644
- Taylor P.B., Fooster P.J. The total emissivity of luminous and nonluminous flames Intern. J. Heat Mass Transfer.- 1974.- Vol.17, pp. 1591−1605
- Weeks D.J., Sanders O.A. Some studies of radiating flames in a small gas turbine type combustion chamber- J. Inst. Fuel.- 1958.- Vol. 31 — № 209-pp.247−258