Аналіз впливу електризації пари на робочі процеси вологопарової турбоустановки

Аннотация

У статті розглянуто вплив електризації пари на роботу вологопарової турбоустановки, а також основні процеси, чутливі до електризації робочого тіла, вказані види додаткових втрат, зумовлених електризацією. Зазначено, що в існуючих на даний час фізичних і математичних моделях ці втрати не враховуються, оскільки дані про електризацію не беруться до уваги і немає можливості зробити чіткий теоретичний опис електрофізичної моделі навіть нейтральної пари. У зв’язку з цим вивчено спрощену якісну фізичну модель електрофізичних процесів, що виникають при електризації потоку пари в турбіні. Виходячи з цього, зроблено припущення щодо властивостей об’ємного заряду в потоці пари, що є джерелом електричного поля і визначає його інтенсивність й просторовий розподіл у проточній частині. Проведено якісний аналіз впливу поля об’ємного заряду на фізичні й термодинамічні властивості потоку пари з прийнятими припущеннями. Запропоновано процес поляризації пари в полі об’ємного заряду сприймати як основний результат його впливу, а діелектричну проникність пари – як найбільш представницький параметр, що характеризує термодинамічний стан, у тому числі за наявності впливу поля. Наведено термодинамічні співвідношення роботи діелектрика в електричному полі. Показано зв’язок діелектричної проникності пари зі зміною внутрішньої енергії робочого тіла, його ентропією й вільною енергією. Теоретично обґрунтовано, що вплив електричного поля призводить також до зміни ізобарної теплоємності й ентальпії. Зроблено висновок про те, що процес розширення вологопарового потоку зарядженої пари в турбоустановці може супроводжуватися зміною основних термодинамічних параметрів робочого тіла, а отже, можуть змінитися його розрахункові характеристики, у тому числі й втрати, що виникають у процесі розширення. На основі отриманих раніше експериментальних даних на реальних турбінах проведено чисельну оцінку зміни термодинамічних параметрів робочого тіла при впливі електричного поля. Виконані чисельні дослідження однозначно свідчать про необхідність як врахування в існуючих фізичних і математичних термодинамічних моделях процесу розширення вологої пари явищ, зумовлених електризацією вологопарового потоку в ЦНТ, так і уточнення основних термодинамічних параметрів і розрахункових характеристик потоку електризованої вологої пари залежно від зміни його діелектричної проникності.