Моделювання теплових процесіів в елементах енергетичного обладнання ТЕС і АЕС шляхом розв’язання спряжених задач теплообміну (151327)

Посмотреть архив целиком

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОБУДУВАННЯ

ІМ. А. М. ПІДГОРНОГО


Альохіна Світлана Вікторівна

УДК 536.24





МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ В ЕЛЕМЕНТАХ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ тес і аес ШЛЯХОМ РОЗВ’ЯЗАННЯ СПРЯЖЕНИХ ЗАДАЧ ТЕПЛООБМІНУ


Спеціальність 05.14.06 – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика


Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук









Харків-2008


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України.

Науковий керівник

доктор технічних наук, профессор, академік НАН України Мацевитий Юрій Михайлович, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України, директор інституту.

Офіційні опоненти

доктор технічних наук, професор Круковський Павло Григорович, Інститут технічної теплофізики НАН України, зав. відділу моделювання процесів тепломасообміну в об’єктах енергетики та теплотехнологіях.

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Тарасов Олександр Іванович, Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, професор кафедри турбінобудування.

Захист відбудеться 06 березня 2008 року о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.180.02 в Інституті проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного за адресою: 61046, м. Харків, вул. Дм. Пожарського 2/10.

З дисертацією можна ознайомитись в Інституті проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного за адресою: 61046, м. Харків, вул. Дм. Пожарського 2/10.

Автореферат розісланий “04” лютого 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук

В. С. Марінін


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми

Однією з основних задач, які стоять на цей час перед електроенергетичною галуззю України, є забезпечення надійного та ефективного її функціонування. У зв’язку з цим важливим питанням, яке виникає при експлуатації енергетичного обладнання ТЕС і АЕС, є оцінка та подальший контроль його фізичного стану, що продиктовано, перш за все, вимогами безпеки.

Відомо, що енергетичне обладнання, яке функціонує не енергогенеруючих підприємствах України, перебуває на межі спрацьовування свого ресурсу та потребує або ремонту для продовження строку служби, або повної заміни. Питання продовження ресурсу, нарівні з необхідністю впроваджувати та використовувати нове технічне обладнання, вимагають наявності детальної інформації про параметри його функціонування, а у випадку відсутності такої інформації – розробки методів та засобів її отримання. У зв’язку з цим набуває особливої актуальності задача моделювання теплових процесів, що проходять в енергетичному обладнанні під час експлуатації, яка тісно пов’язана з удосконаленням режимів його роботи.

У межах проблеми, що розглядається в роботі, в одному випадку вибір об’єкта для дослідження теплових процесів обумовлено необхідністю проведення реконструкції та модернізації енергоблоків, у іншому – впровадженням у промислову експлуатацію об’єктів, що мало досліджувались раніше. Для детального вивчення та розширення уяви про теплові процеси, що проходять в розглянутих елементах енергетичного обладнання, в обох випадках було виконано моделювання теплових процесів шляхом розв’язання спряжених задач теплообміну. Застосування такого підходу можливо та доцільно для енергетичних об’єктів, що мають різне функціональне призначення, структуру та принцип дії, зокрема, для малодосліджених елементів, з дуже складною структурою потоку (кінцеві та діафрагмові ущільнення турбомашин з термокомпенсаційними канавками) та недосліджених об’єктів енергетики з внутрішніми джерелами тепла, що розташовані на відкритому просторі (контейнери зберігання відпрацьованого ядерного палива).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційна робота тісно пов’язана з дослідженнями, які проводились за бюджетною темою № 1.7.2.10 „Моделювання та ідентифікація процесів тепломасообміну в об’єктах промислового значення та енергетики з метою енергозбереження, підвищення надійності та продовження ресурсу” № Д.Р. 0100U004810; госп.договору № 293-26 „Розробка інтерфейсу користувача інформаційної системи моніторингу навантаження енергоблоків ТЕЦ-5” № Д.Р. 0106U012369; бюджетною темою III-11-05 „Розробка наукових основ енергозберігаючих технологій в енергетиці, машинобудуванні та приладобудуванні на основі моделювання, ідентифікації та оптимізації теплових процесів” № Д.Р. 0105U002642, де автор була виконавцем окремих розділів.

Мета та завдання дослідження

Метою даної роботи є забезпечення надійності та безпечності роботи енергетичного обладнання на основі дослідження його теплового стану.

Для досягнення мети, що поставлена, необхідно:

сформулювати задачу моделювання теплових процесів в елементах енергетичного обладнання в спряженій постановці;

сформувати математичну модель для розв’язання спряжених задач теплообміну стосовно елементів енергетичного обладнання, що розглядаються;

чисельно дослідити теплові процеси в елементах енергетичного обладнання та провести аналіз отриманих результатів;

виробити рекомендації для удосконалення елементів енергетичного обладнання та забезпечення надійності його експлуатації.

Об’єкт дослідження – теплові та гідродинамічні процеси, що проходять в елементах енергетичного обладнання.

Предмет дослідження – тепловий стан кінцевих і діафрагмових ущільнень циліндрів парових турбін та корзин з відпрацьованим ядерним паливом, що розташовані у вентильованому контейнері на площадці зберігання.

Метод дослідження – математичне моделювання з використанням чисельних методів розв’язання спряжених задач теплообміну.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Розвинуто методологію розв’язання спряжених задач теплообміну у частині застосування її для визначення теплового стану енергетичного обладнання ТЕС і АЕС.

2. Вперше отримано температурні поля, векторні поля швидкостей та коефіцієнти тепловіддачі у зоні кінцевих та діафрагмових ущільнень, що дозволили провести верифікацію розробленої методики за наведеними у науковій літературі критеріальними залежностями розрахунку теплообміну.

3. Запропоновано спосіб модернізації роторів з метою продовження їх експлуатації після виявлення дефектів.

4. Розроблено методику контролю навантаження енергоблоків, що дозволяє більш чітко витримувати графік роботи турбіни, що призводить до зниження вірогідності появи пошкоджень на роторах високого та середнього тиску.

5. Розширено діапазон використання критеріальних залежностей розрахунку теплообміну на поверхні роторів у зоні кінцевих та діафрагмових ущільнень турбомашин.

6. Шляхом розв’язання спряжених задач теплообміну вперше отримано температурні поля та векторні поля швидкостей вентильованого контейнера зберігання відпрацьованого ядерного палива марки VSC-24, а також групи контейнерів на відкритій площадці, що дозволило підтвердити безпечність їх зберігання у межах території АЕС протягом тривалого часу.

Практичне значення одержаних результатів

1. Під час дослідження теплових процесів в ущільненнях турбомашин розширено діапазон використання критеріальних залежностей для визначення коефіцієнтів тепловіддачі на поверхнях ротора в процесі його прогрівання, що має велике практичне значення при проектуванні та експлуатації турбін.

2. Визначено рівень зміни коефіцієнтів тепловіддачі на поверхнях термокомпенсаційних канавок при нестаціонарних режимах прогрівання ротора у зоні ущільнень. За результатами дослідження запропоновано нові форми термокомпенсаційних канавок, які можна використовувати при модернізації роторів для зниження рівня термонапруги (довідка про використання результатів дисертації ХЦКБ “Енергопрогрес” від 11.12.2007 р.).

3. За результатами дослідження теплових процесів в ущільненнях турбін зроблено висновок про необхідність жорсткого контролю та регулювання режимів їх роботи, особливо під час пусків та зупинів.

4. Розроблена та впроваджена інформаційна система моніторингу навантаження енергоблоків (довідка про використання результатів дисертації на Харківській ТЕЦ-5), що дозволяє за рахунок більш якісної реалізації процесів зміни навантаження турбіни знизити вірогідність появи дефектів.

5. Визначений тепловий стан контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива, що дозволило зробити висновок про безпечність їх використання при зведенні радіаційно-захисної стіни за периметром площадки зберігання (лист ХІ „Енергопроект” про використання результатів дисертації від 30.11.2007 р.) та їх теплової безпечності протягом тривалого часу зберігання.

Особистий внесок здобувача

Особистий внесок здобувача, відбитий в роботах, виконаних та написаних у співавторстві, полягає у такому:

у роботах [1 – 6] брала участь у розробці методики розв’язання спряженої задачі теплообміну, проводила розрахунковий експеримент, обробляла результати розрахунку;

в роботі [5] на основі розв’язання спряженої задачі встановила закономірності теплообміну;

в роботі [6] брала безпосередню участь у формуванні математичної моделі течії пари в ущільненнях турбомашин;

в роботі [7] розробила структуру інформаційної системи моніторингу навантаження енергоблоків, реалізувала інтерфейс користувача.


Случайные файлы

Файл
1918.doc
49424.rtf
147295.rtf
117915.rtf
71252.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.