Влияние объемного заряда парового потока на конденсационные процессы и эффективность турбоустановки

 

Профессор Тарелин А.А., Др. Скляров В.П., Институт проблем машиностроения им А.Н. Подгорного НАН Украины, Харьков

 

Исследования последних лет, выполненные сотрудниками ИПМаш НАН Украины, а также совместно с американскими (Sonoma Research compani, EPRI, STI) и российскими (МЭИ) специалистами, показали, что влажный парoвой поток в турбинах всегда несет объемный электрический заряд.

Электризация влажного пара оказывает заметное влияние на тепломассообменные процессы и на работу турбоагрегата в целом. Появление влаги в зоне фазового перехода турбин всегда сопровождается электризацией парового потока. По мере увеличения влажности пара растет объемная плотность электростатических зарядов, значение которой часто ограничено только пробивной напряженностью электрического поля рабочей среды. Полярность зарядов на выхлопе турбины зависит от химического состава конденсирующейся влаги и материала рабочих поверхностей, омываемых паровым потоком. При стандартном водном режиме, отрываясь от рабочих лопаток, изготовленных из нержавеющей стали, капли заряжаются положительно, а при отрыве от поверхностей из черной стали – отрицательно. Плотность зарядов в потоке зависит от скорости, влажности и химического состава питательной воды. С ростом плотности зарядов интенсифицируется процесс объемной конденсации, приводящий к росту влажности, и, как следствие, снижается давление в конденсаторе. Результаты исследований на турбине Т-250/300-240 показали, что увеличение плотности зарядов до 1,6 10-5 Кл/м3 приводит к снижению давления в конденсаторе на 100-150 Па. В проточной части и за последней ступенью турбины, где плотность зарядов максимальна и может достигать ~104 Кл/м3, электрическое поле объемного заряда негативно влияет на газодинамику потока.

Процессом электризации влажного парового потока можно эффективно управлять, изменяя химический состав питательной воды, или при помощи специальных нейтрализаторов, размещаемых в выхлопном патрубке турбины.

Рациональное управление процессами электризации и нейтрализации парового потока позволяет повысить эффективность турбоустановок на 0,5-1,5%.