Моделювання теплового стану відкритого гідродинамічного ущільнення у високооборотних
Дисертація, - 480 руб., Доставка 1-3 години, з 10-19 (Московський час), крім неділі
Автореферат -безкоштовно, доставка10 хвилин, цілодобово, без вихідних та свят
Огірків Павло В'ячеславович. Моделювання теплового стану відкритого гідродинамічного ущільнення у високооборотних турбомашинах: дисертація. кандидата технічних наук: 01.04.14 / Огурцов Павло В'ячеславович; [Місце захисту: ГОУВПО "Воронезький державний технічний університет"]. - Воронеж, 2010. - 115 с.: Іл.
Введення в роботу
Актуальність теми. Торцеві ущільнення є одним із критичних елементів, що обмежують ресурс та надійність роботи турбонасосного агрегату. Застосування відкритого гідродинамічного ущільнення як торцевого дозволяє значно підвищити ресурс і час безперервної роботи турбонасосних агрегатів. Зі збільшенням частот обертання роторів зростає і потужність, що споживається гідродинамічним ущільненням. Особливі труднощі представляє перекачування низкокипящих і близьких до кипіння рідин. Якщо рідина, що перекачується, близька до кипіння, або витрата її недостатня для охолодження гідродинамічного ущільнення, відбувається закипання рідини і поява витоків у вигляді парової фази. Одним із способів теплового захисту є використання для охолодження рідини в робочій порожнині гідродинамічного ущільнення додаткової витрати робочої рідини, що подається в порожнину ущільнення через свердління в імплелерному диску.
Застосування отворів у диску гідродинамічного ущільнення для охолодження рідини у робочій порожнині ущільнення має низку недоліків: зниженняутримуваного перепаду тиску, мала ефективність, збільшення споживаної потужності, тому перспективним є свердління отворів від торця маточини гладкої сторони імпелера до лопаткової периферії. Таке розташування отворів дозволяє інтенсифікувати відведення тепла від теплонапруженої ділянки.
Справжня дисертація виконувалася в рамках держбюджетної НДР кафедри нафтогазового обладнання та транспортування ГОУВПО «Воронезький державний технічний університет» у рамках етапу «Розробка та створення серії насосних агрегатів для перекачування гарячих нафтопродуктів та перегрітої води» (№ держреєстрації 01.2.007-07)
Мета дослідження- моделювання теплового стану відкритого імпеллерного ущільнення з різними варіантами теплового захисту. Для досягнення вказаної мети в роботі були поставлені та вирішені наступнізавдання:
Розробка тривимірної математичної моделі процесів тепломасоперенесення в порожнині відкритого гідродинамічного ущільнення та проведення на її основі чисельного аналізу різних варіантів теплового захисту.
Встановлення емпіричних залежностей на основі експериментальних досліджень процесів тепломасоперенесення в порожнині відкритого імпелерного ущільнення.
Удосконалення методів розрахунку та розробка рекомендацій щодо проектування відкритих імпеллерних ущільнень в умовах максимально можливого перепаду тиску, що утримується.
Наукова новизнадисертаційної роботи полягає в наступному:
Розроблено тривимірну математичну модель процесів тепломасоперенесення в порожнині відкритого імпеллерного ущільнення та показано її адекватність за величиною підігріву робочої рідини для умов повного заповнення міжлопаткових каналів імпелера.
Побудовані залежностібезрозмірної потужності, утримуваного перепаду тиску та підігріву рідини в порожнині відкритого імпеллерного ущільнення від критерію Рейнольдса та відносної величини витрати витоків колеса насоса на основі отриманих результатів чисельного моделювання, що враховують вплив додатково внесеної витрати рідини та теплового потоку при наявності отворів у корпусі.
Розроблено модельний пристрій відкритого гідродинамічного ущільнення з наявністю отворів перепускних, що дозволяють поліпшити відведення тепла з порожнини відкритого гідродинамічного ущільнення.
Отримано емпіричні залежності підігріву робочої рідини, безрозмірних величин потужності та напору від критерію Рейнольдса та відносної витрати витоків колеса насоса, що уточнюють відомі розрахункові співвідношення для відкритих імпелерів (методика Б.В. Овсяннікова та ін.) в умовах максимально можливого тиску.
Практична значущість роботи:
1. Розроблено конструкцію безконтактного ущільнювального пристрою з наявністю перепускних отворів, виконаних з переходом від торця маточини гладкої сторони диска до лопаткової периферії, новизна якого підтверджена патентом на корисну модель.
Результати чисельного моделювання процесів гідродинаміки та тепломасоперенесення в радіальних гідродинамічних ущільненнях можуть бути використані проектними організаціями при створенні імпеллерних ущільнень турбомашин, призначених для перекачування рідин у стані втрати стійкості однорідності.
Методика розрахунку та експериментальні дані гідродинаміки та тепломасоперенесення при використанні розвантажувальних отворів у гідродинамічних радіальних ущільненнях використовуються у ФГУП «Турбонасос» при створенні імпеллерних ущільненьтурбомашин, призначених для перекачування рідин у стані, близькому до кипіння.
Результати використовуються у навчальному процесі на кафедрі «Нафтогазове обладнання та транспортування» ГОУВПО «Воронезький державний технічний університет».
Обґрунтованість та достовірність результатів дослідження
Матеріали дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на: III, IV, V Міжнародних науково-технічних конференціях "Розробка, виробництво та експлуатація турбо-, електронасосних агрегатів та систем на їх основі" (Воронеж, 2005, 2007, 2009); X, XI Міжнародній конференції «Системні проблеми надійності, якості, інформаційних та електронних технологій» (Сочі, 2005, 2006); IV українській національній конференції з теплообміну (Москва, 2006); а також на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ГОУВПО «Воронезький державний технічний університет» 2005 – 2009 рр.
няннях; [1] – методика проведення експерименту; [2] - аналіз та узагальнення дослідних даних, розробка інженерної методики.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури з 90 найменувань та 2 додатків. Основна частина роботи викладена на 128 сторінках, містить 71 малюнок та 5 таблиць.