Моделирование гидродинамической обстановки в активной зоне кавитационно-струйного деаэратора
Ю.Е. Барочкин, С.Д. Горшенин, Г.В. Ледуховский, С.И. Шувалов, Е.В. Зиновьева
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 6
Скачать PDF
Состояние вопроса: Существуют кавитационно-струйные деаэраторы, в которых процесс десорбции растворенных газов протекает при вскипании перегретой воды, направляемой в виде закрученного вихревого потока в зону разрежения, а выпар отводится из образующейся при этом вдоль оси потока кавитационной полости. Такие деаэраторы, как и другие прямоточные деаэрационные устройства, характеризуются сравнительно не высокой эффективностью. Однако их малые габариты и способность работать без подачи греющего теплоносителя делают их потенциально полезными в тех технологических системах энергоустановок, где по массогабаритным характеристикам или температурным условиям нельзя применить эффективные термические деаэраторы других типов. Расширение сферы практического применения кавитационно-струйных деаэраторов сдерживается отсутствием соответствующего математического описания, которое позволяло бы решать задачи их схемного и конструктивного совершенствования. Одна из основных задач при этом состоит в расчете поля статического давления жидкой фазы в активной зоне деаэратора.
Методы и материалы: Моделирование гидродинамической обстановки в активной зоне кавитационно-струйного деаэратора основано на численном решении уравнений Навье-Стокса и неразрывности в декомпозиции Рейнольдса с использованием стандартной k-ε-модели турбулентности для получения предварительного решения с последующим его уточнением при переходе на SST-модель. Модель реализована средствами специализированного программного комплекса для расчета течений жидкости FlowVision.
Результаты: Разработана имитационная модель активной зоны кавитационно-струйного деаэратора, позволяющая определять гидродинамические характеристики потоков воды и парогазовой смеси при изменении конструкции элементов, режима подачи исходной воды и отвода выпара.
Выводы: Показано, что отсос паровоздушной смеси практически не оказывает влияния на характер изменения полного и избыточного статического давления потока по ходу его движения в активной зоне деаэратора. Эффект деаэрации обусловлен изменением статического давления в жидкое фазе за счет уменьшения статического давления в паровой фазе внутри активной зоны деаэратора; при этом изменение статического давления в жидкой фазе в радиальном направлении от внутренней до внешней границ потока сравнительно не велико. Выявлена существенная зависимость статического давления в паровой фазе внутри активной зоны от гидравлического сопротивления тракта отсоса выпара.
1. Повышение эффективности технологических систем ТЭС с применением кавитационных деаэрационных устройств / Г.В. Ледуховский, Ю.Е. Барочкин, В.Н. Виноградов, А.Е. Барочкин // Вестник ИГЭУ. – 2018. – вып. 1. – С. 5-13.
2. О прямоточных вакуумных деаэраторах / В.И. Шарапов, В.Е. Макарова // Энергосбережение и водоподготовка, 2006. – №3. – С. 42-44.
3. Выбор схемы включения прямоточных деаэрационных устройств / И.А. Шатова, Е.В. Барочкин, Г.В. Ледуховский // Материалы IV Российской научно-практической конференции «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования». – Иваново: ИГЭУ, 2005. – С. 63-65.
4. Исследование начального эффекта при десорбции растворенного кислорода в деаэраторах перегретой воды / Ю.Е. Барочкин, В.П. Жуков, Г.В. Ледуховский, Е.В. Барочкин // Вестник ИГЭУ. – 2016. – вып. 5. – С. 5-10.
5. Шарапов В.И., Цюра Д.В. Термические деаэраторы. – Ульян. гос. техн. ун-т., 2003. – 560 с.
6. Оликер И.И. Термическая деаэрация воды в отопительно-производственных котельных и тепловых сетях. – Л.: Стройиздат, 1972. – 137 с.
7. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. – 2-е изд. – М.: Энергоиздат, 1981. – 432 с.
8. Etienne Guyon. Physical Hydrodynamics / Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin, Luc Petit, Catalin D. Mitescu. – Oxford University Press, 2015. – 544 p.
9. Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа / Т.В. Кондранин, Б.К. Ткаченко, М.В. Березникова, А.В. Евдокимов, А.П. Зуев. – М.: МФТИ, 2005. – 104 с.
10. Исследование моделей турбулентности для расчета закрученных потоков / А.В. Сентябов, А.А. Гаврилов, А.А. Дектярев // Теплофизика и аэромеханика. – 2011. – Том 18, № 1. – С.81-93.
11. Исследование процесса вакуумной дегазации воды в вихревом струйном аппарате / Р.Ш. Абиев, М.П. Васильев, В.А. Доильницын // Известия СПбГТИ(ТУ). – 2015. – №28(54). – С. 64-69.