Ионизация влажнопарового потока и перспективы практического применения электроразрядных устройств в турбоустановках

Аннотация

Рассматриваются экспериментальные исследования по ионизации парового потока в сверхзвуковом сопле и возможности влияния искусственной ионизации потока на неравновесные процессы в цилиндрах низкого давления (ЦНД) и повышение коэффициента полезного действия (КПД) турбины. Приведены результаты исследований по оценке влияния барьерного и коронного ионизаторов на процесс интенсификации мелкодисперсной влаги в сверхзвуковом сопле. Показано, что ионизация позволяет интенсифицировать процессную конденсацию пара в виде мелкодисперсной влаги, уменьшить пленочную конденсацию и концентрацию крупнодисперсной влаги, снизить уровень переохлаждения и конденсационной нестационарности. Определена область параметров, при которых ионизации пара наиболее эффективна. Рассмотрены преимущества и недостатки использования барьерного и коронного ионизаторов. Приведены зависимости и определены дисперсность потока и концентрация зародышей конденсации, при которых процесс расширения пара приближается к равновесному. Показано, что возникающие при ионизации пара положительные эффекты сопоставимы с применением в турбинах дозированных химических добавок. При этом ионизация пара имеет ряд существенных преимуществ. Рассмотрены возможные варианты реализации использования ионизаторов в ЦНД влажнопаровых турбин как на стадии создания или модернизации турбин, так и для действующих турбоустановок. Показано, что в перспективе применение ионизаторов позволит повысить эффективность и экономичность турбинных ступеней, работающих в двухфазной области, и увеличить КПД турбоагрегатов на 1–1,5%.