Способ теплогидравлической стабилизации парогенерирующего канала Советский патент 1992 года по МПК F28F13/00 

Изобретение относится к энергетике и может Сыть использовано в теплоэнергетических установках различного назначения.

Известно техническое решение, предусматривающее установку в трубопроводах многозаходных шнеков, позволяющих эффективно закрутить поток, придав ему вращательное движение по закону квазитвердого тела.Закрутка потока позволяет интенсифицировать теплообмен и одновременно устранить гидроудары, являющиеся одной из причин вибрации трубопроводов. Вместе с тем такой способ стабилизации парогенерирующего канала не может обеспечить достижения максимального эффекта, поскольку не обеспечиваетповышениязапасатеплогидравлической устойчивости ввиду малого перепада давления на входе канала. Кроме того, установка завихрителя ближе к выходу канала в этом случае дестабилизирует процесс теплообмена, поскольку отноше- ние перепада давления на входном

(однофазном) участке к перепаду давления на двухфазном участке уменьшается.

Наиболее близким к предлагаемому является способ стабилизации парогенерирующего канала путем шайбирования его на входе. Такой способ стабилизации эффективно снижает пульсации теплоносителя в канале и обеспечивает необходимый запас теплогидравлической устойчивости, однако не способствует повышению интенсификации теплообмена, а лишь сопровождается дополнительными затратами энергии на перекачивание теплоносителя. Отсутствие закрутки потока на входе канала при таком способе стабилизации существенно уменьшает практическую ценность принимаемых мер и не позволяет одновременно добиться повышения запаса теплогидравлической устойчивости и интенсификации теплообмена.

Цель изобретения - повышение запаса теплогидравлической устойчивости и интенсификация теплообмена.

СО

С

vj

4 О Ю

сл о

Поставленная цель достигается тем, что в парогенерирующем канаяе, содержащем входной однофазный и двухфазный участки, кроме того, что дросселируют поток на входном однофазном участке, одновременно с дросселированием потока на входном участке осуществляют его закрутку путем размещения на входе канала многозаходного шнека с безударным входом и переменным шагом закрутки.

Способ осуществляют следующим образом.

Многозаходный шнек с переменным шагом закрутки и безударным входом устанавливают на входе в ПГК в качестве дроссельного элемента, для чего герметизируют зазор вдоль линии касания лопаток шнека и внутренней поверхности канала. Поток, направленный в ПГК, за счет ускорения и закрутки приобретает перепад давления. Перепад давления обеспечивает теплогид- равлическую устойчивость канала. Закрутка интенсифицирует теплообмен. Безударный вход обеспечивает безкавитационный режим течения.

За счет неравномерного сопротивления шнека с переменным шагом в прямом и обратном направлении дополнительно улучшается стабилизация канала за счет большей изоляции входа канала от колебательных процессов, зарождающихся в канале. Дополнительно к этому многозаходность завихрителя обеспечивает закрутку по закону квазитвердого враще- ния в отличии от однозаходного завихрителя или закрученной ленты, у которых более развиты вторичные течения в межлопаточном канале, дестабилизирующие закрутку потока.

Благодаря интенсивной закрутке потока происходит также сепарация пара с образованием устойчивости параболической границы раздела фаз, неустойчивое поведение которой в отсутствии центробежных массовых сил является одной из причин неустойчивости ПГК.

Закрутка и связанное с ней ускорение потока (из-за наличия тангенциальной составляющей скорости) интенсифицируют теплообмен уже на экономайзерном участке. В дальнейшем на испарительном участке в поле массовых сил образовавшиеся еще мелкие пузырьки принудительно эвакуируются в центральную часть канала, чем облегчается доступ жидкости к поверхности ПГК, что дополнительно интенсифицирует теплообмен.

Одновременно с интенсификацией теплообмена обеспечивается необходимый перепад давления на входном участке

парогенерирующего канала, что приводит к обеспечению запаса теплогидравлической устойчивости, т.е. стабилизирует тепломас- сообменный процесс в ПГК с определенной

гарантией.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

В ПГК 1 в качестве дросселя установлен многозаходный шнековый завихритель 2 с

безударным входом и перемещенным шагом, при этом зазор 3 между внешней кромкой лопаток и внутренней стенкой канала герметизируется.

Устройство работает следующим образом.

Недогретая до кипения вода поступает на вход шнекового завихрителя, где по мере движения закручивается в межлопаточных каналах, при этом обрабатывается необходимый для обеспечения устойчивости канала перепад давления. Затем поток направляется в канал. В поле массовых сил паровые пузырьки стремятся к центру канала. Граница раздела пар - вода стабилизируется. Под действием центробежных сил разрушаются крупные пузыри, переход которых через границу раздела вода - пар сопровождается значительными колебаниями давления. Герметизация кромок лопаток

завихрителя со стенкой канала ликвидирует перетечки между соседними каналами, снижающими эффективность закрутки и создающими вторичные течения, нарушающие закон квазитвердого вращения потока. Вращение потока в экономайзерной части ПГК позволяет повысить также критический тепловой поток. Предлагаемый способ тепло- гидравлической стабилизации ПГК позволяет добиться повышения устойчивости канала при одновременной интенсификации теплообмена увеличения критического теплового потока и снижения мощности на прокачку теплоносителя. Предлагаемый способ позволяет существенно расширить режимы работы ПГК. Формула изобретения

Способ теплогидравлической стабилизации парогенерирующего канала, содержащего входной однофазный и двухфазный участки, путем дросселирования потока на входном однофазном участке, отличающийся тем, что, с целью повышения запаса теплогидравлической устойчивости и интенсификации теплообмена, одновременно с дросселированием потока на входном участке осуществляют его закрутку путем размещения на входе канала многозаходного шнека с безударным входом и переменным шагом закрутки.

/

Использование: теплоэнергетические установки различного назначения. Сущность изобретения: на входном однофазном участке канала осуществляют одновременно дросселирование потока и его закрутку путем размещения на входе канала много- заходного шнека с безударным входом и переменным шагом закрутки. 1 ил.