автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Исследования течений жидких пленок на вибрирующей стенке в паровых турбоустановках

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ' ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На призах рукописи

САХА СУБРАТА

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЙ ВДОЩ ПЛЕНОК НА ВИБРИРУЮЩЕЙ СТЕНКЕ В ПАРОВЫХ ТУРБОУСТАНОВКАХ

Специальность: 05.04.12 - турбомашины и

турбоустановки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени каядвдата технических наук

/ЙА-ИА.

Москва - 1992

Работа выполнена на кафедре паровых и газовых турбин Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции ■ энергетического института

Научный руководитель: доктор технических наук» профессор Поваров O.A.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ягов В.В.

кандидат технических наук ст.н.с. Васильченко Е.Г.

Ведущее предприятие: Всесоюзный научно-исследовательский институт атомных элетростьнций

Занята диссертации состоится " 21 " февраля 1992 года в час М мин в аудитории Б-409 на заседании специализированного Совета К 053.16.05 Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революция энергетического института.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, про сим присылать по адресу: 105835, ГСП, Москва Е-250, Красноказарменная ул., д.14, Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской революции энергетический институт, ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЫЭИ.

Автореферат разослан "_" февраля 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.05

к.т.н.

чс^Г —

А.И.Лебедева

1 ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Эффективность и надежность работа . энергетического оборудования, работающего во влажном паре .связаны с образованием и течением жидких пленок. Течение жидких пленок имеет место в проточных частях турбин, сепараторах, трубопроводах влажного пара, в теплообменниках и в других тьллоэнергетичес-ких агрегатах, где возникает целый ряд слоганх процессов, связанных с образованием, движением, структурой волновой поверхности и устойчивостью этих пленок. Известно, что даже наличие тонкого слоя жидкой пленки на стеккз может приводить изменению характеристик течения двухфазного потока и увеличивает потери энергии газового (парового) потока. Это особенно ватао при оптимизации и проектировании элементов энергетического оборудования.

Для большинства прикладных задач необходимо знать связь между режимными параметрами двухфазного потопа жидкой пленки, процессами осаждения и уносом влаги и другими теплогидраьлическими характери стиками.

Однако, большинство известных работ по изучению структуры волновой поверхности и взаимодействия ее с г эграничным слоем выполнено без учета вибрации стенки, хотя в реальных условиях эксплуатации энергет: ¡еского оборудования это обстоятельство практически всегда имеет место.

Исследования, проводимые в условиях максимально приближенных к реальным и с использованием новых методов измерений и статистического анализа волновых характеристик позволяй1 выявить закономерности течения жидкой пленки в условиях вибрации стенки.

Цель работы.

1. Разработка методов исследований течения жидкой пленки на вибрирующей стенке.

2. Создание электрического метода измерений локальных характеристик жидких пленок.

3. Исследование влияния вибрации стенки на осредненние характеристики и процессы формирования волновой структуры течения жидких пленок со спутным газовым потоком.

4. Определение закономерностей влияния вибрации стенки на течение жидких пленок во влажном паре при естественном е^о обра-

зов&чии в условиях приближенных к турооуст йновкйм,

5, Экспериментальное исследование влияния изменения физических свойств жидкости на волновую структуру жидких пленок на вибрирующей стенке (влияние ПАВ).

Научная новизна диссертационной работы:

1. Разработаны методы исследований и освоен новый метод измерения локальных характеристик жидких пленок в реальных условиях.

2. Определено влияние вибрации стенки на осредненные характеристики жидких пленок как в условиях двухфазного расслоенного потока, так и во влажном паре.

3. Проведен статистический анализ в полном объеме волновой поверхности пленок.

4. Впервые проведен анализ влияния ПАВ' на волновую структуру при естественной образовании жидких пленок на вибрирующей стенке.

Практическая ценность работы. Полученные результаты экспериментальных исследований в данной работе могут быть использованы для корректировки расчетов сепарационных элементов, где наблюдается досрывной режим течения жидкой пленки. Первые полученные экспериментальные данные о течении жидких пленок позволяют проанализировать особенности работы сопловых и рабочих турбинных решеток во влажном па^е в условиях вибрации стенки..

Новая система измерения локальных характеристик характеристик жидких пленок, освоенная автором, может быть рекомендована для промышленного применения.

Степень достоверности результатов.

Основные научные положения, изложенные в работе, достаточно полно и убедительно обоснованы результатами экспериментальных исследований и анализом известной литературы. Достоверность и обоснованность экспериментальных результатов обеспечивалась соблюдением условий моделирования, согласованностью полученных данных с результатами других исследований, использованием современной измерительной техники, оценкой погрешности измерений.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

I. Зсесоюзной конференции молодых исследователей "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики", (Новосибирск, 1969г.).

2. Газодинамическом семинаре кафедры ПГТ, 31 октября 1991г.

3. Заседании кафедры ПГТ, 30 января 1992г.

Личный вклад автора. При активном участии автора была создана сложная измерительная система толщины тонких слоев жидких пленок и проведен статический анализ структура еолн на вибрирующей стенке. Автором были созданы и модернизированы стенды по изучению влияния вибрации на течение жидких пле.;ок, налажена сложная система измерений локальных толщин пленок в условиях вибрации стенки. Проведены экспериментальные исследования, результаты которых составляют содержание данной работы.

Автор защищает: результаты экспериментальных исследований по влиянию вибрации на осредненные характеристики течения жидких пленок в условиях двухфазного расслоенного (воздух - вода) и дисперсного (влажный пар) потоков; результаты о влиянии физических' свойств жидкости на волновую структуру жидких пленок на вибрирующей стенкз, анализ волновой структуры жидких пленок статистическим методом.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии, включающей 48 источников, изложена на 157 страницах машинописного текста, иллюстрируется 69 рисунком.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы и приведена краткая характеристика работы.

В первой главе представлен обзор литературы и анализ современного состояния проблемы по исследованию течения жидких в энергетических оборудованиях. Особое внимание уделено работам по течению жидких пленок в элементах сепарационных устройств, в проточных частях турбин и трубопроводах, т.к. эффективность и надежность ряда элементов энергетического оборудования, работающего во влажном пара в значительной степени определяется условиями и режимами течения жидких пленок. Рассмотрены и проанализированы опубликованные работы по влияния волновой поверхности жидких пленок на энергозатраты спутного газового потока на волнообразование и движение жидкой пленки.

Отмечается, что известные исследования большинства работ по течении жидких пленок проводились на воздухе в условиях двухфаз-

- о -

кого расслоенного потека, где пленка образовалась искуственным образом. Из приведенного обзора литературы видно, что исследования течений жидких пленок известные на сегодня не учитывают вибрационное состояние элементов паровых турбоустановок и его воздействие на волновую структуру с пограничным слоем. Эти обстоятельства не дают полную картину о реальном процессе течения жидкой пленки. На основании проведенного анализа литературы и современного состояния изучаемой проблемы сформулированы задачи дальнейших исследований.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальных стендов, систем измерений, методик проведения исследований, обработки результатов и определению погрешности измерений.

Исследований течений жидких пленок со спутным газовым потоком проводились на воздухо-водяном стенде (ВВС) кафедры Паровых и Газовых турбин. Измерения толщины жидкой пленки были проведены с помощью вновь созданного электрического метода электропроводности с автоматической отстройкой от изменения проводимости жидкости. Локальные параметра пленок жидкости измерялись с помощью датчиков, представляющих собой пару электродов, установленных заподлицо на вибрирующей пластине. Входной сигнал от датчиков поступал на прибор И1П-1 и выходной сигнал регистрировался с помощью светолучавого осциллографа и также магнитографа.

Опыты были проведены на прямоугольном канале длиной I м и сечением 40x30 мм. Нижняя стенка над которой течет жидкая пленка вибрировалась с помощью вибратора (тип ПВ-3) в диапазоне частот / = 25*1000 Гц и амплитуд А = 15004100 мкм. Технические данные этого стенда позволяют изменить скорость газового потока до 50 м/с. Ввиду высокой чувствительности используемого прибора ИТП-1 (Измеритель толщин пленок) в качестве рабочей жидкости использовался конденсат.

Для исследования влияния в::брации на процесс естественного образования и течения жидкой пленки в условиях двухфазного дисперсного потока во влажном паре ( У & 18%) проводились опыты на влажно-паровом канале (ВПК) на выхлопе экспериментальной турбины ЭТ-12. Анализ еолновой структура осуществлялся на основе полученных массивов мгновенной толщины пленки, которые затем подвергались статистической обработке.

Для исследования влияния изменения физических свойств жидкости на волновую структуру в условиях вибрации были .так же проведены опыты с дозированием присадок в рабочую среду.

Третья глава посвящена исследованию течения жидкой пленки на вибрирующей стенке в условиях двухфазного расслоенного потока. В опытах реализовались режимы течения жидкой пленки, соответствующие числам Рейнольдса пленки ¡Че,^ = 400-5-900, газа до Кег = 1,1 Ю5 (Сг - 45 м/с). Частота вибрации нижней стенки канала, по которой движется жидкая пленка, изменялась от 25 до 1000 Гц и амплитуда колебаний стенки изменялась А = 15004100 мкм. Предусматривался отвод жидкой пленки в конце рабочего канала, а также измерение перепада давления на исследуемом участке.

В опытах отмечено, что граница раздела фаз, которая при всех исследуемых режимах имела сложный волновой характер, обусловленный случайными возмущениями. Исследования показали, что при до-срывном течении жидкой пленки (Сг < -15 м/с) появление вибрации уменьшает значение средней толщины пленки на 25+40% по сравнению с неподвижной стенкой. При срывном режиме она уменьшается на Ю-т-15/5. На рис.1 представлены зависимости относительной безразмерной средней толщины жидкой пленки - §„А = ^.К / ^¡.о от значений числа Струхаля пленки ПА = 5«-//См = 5* -//яе«.^ » где у - частота вибрации, - средняя толщина пленки,

Ст - средняя расходная скорость пленки, ^ - кинематическая вязкость жидкости. Рассмотрение безразмерной средней толщины жидкой пленки в зависимости от числа Струхаля „л обращает внимание на тот факт, что после начального "провала" следует вос-тановление значений 5„к , что в свою очередь означает, о появлении большей устойчивости пленки.при увеличении частоты вибрации. Это связано с резким уменьшением амплитуда колебаний стенки при частоте вибрации выше 50 Гц.

Анализ результатов исследований показывает, что вибрационное воздействие способствует появлению новых волн, тем самым увеличивая площадь границы раздела фаз, где происходит межфазовый энергообмен. При этом все большее количество жидкости переносится в крупных волнах, скорость которых превосходит скорость движения сплошного подслоя жидкой пленки.

Изменение относительных величин максимальных и минимальных значений локальных толщин жидкой пленки, т.е. 8 ""*= /^7"° и 5 """ = 5".'"/ в зависимости от частот вибрации стенки

для Келл= 575 и Яе,г = 1,1.Ю5 представлено на рис.2. Всплеск значения $и резкое уменьшение 5""* ярко выражены в зоне частот вибрации стенки ^ ~ 50 Гц. Это сопряжено вероятно с явлением резонанса, при котором амплитуда волн возрастает более чем в четыре раза. Здесь также можно отметить, что

5пл

РисЛ. Зависимость относительной средней толщины пленки от числа Струхаля ( £^Ял) при Кепл = 860:

Рис.2. Влияние частоты вибрации на относительные величины

максимальных и минимальных значений локальньрс толщин жидкой пленки при Сг = 44 м/с (Р^г = 1Д,Ю^) 1,3 - /?епл = 430; 2,4 - |?е„л = 575 •

при jf у 100 Гц вибрация стенки" практически не оказывает существенного влияния на значение о»""" и . это возможно связано с резким уменьшением амплитуда вибрации стенки (А = 100+200 мкм) при частоте J ? 100 Гц.

Для анализа структуры волновой поверхности жидкой пленки и детального рассмотрения изменения характеристики волн необходимо определить статистические параметры случайных процессов: среднеквадратичного отклонения ( S" ), относительного среднеквадратичного отклонения (£> ), значение асимметрии (А), эксцесса (Э) и автокорреляционная функция - ft^r^Tj . На рис.3,а,б,в представлены статистические параметры для досрывного режима течения пленки в зависимости от частот вибрадаи стенки при

» 860. Как видно из графика при исследуемых режимах наблюдается тенденция роста значений среднеквадратичного отклонения при появлении вибрации. Это особенно заметно при малых значениях Rer .С ростом скорости газового потока уменьшаются относительные значения среднеквадратичного отклонения. Так максимальное значение достигает 3, I при Сг = ? м/с. При этом пи-"пики" в основном приходятся на частоту около 50 Гц, что объясняется совпадением частоты вынужденных колебаний вибратора с собственной частотой пластины близкой к 50 Гц. Вибрация способствует волнообразованию с появлением крупных волн й глубоких впадин.

Совместное рассмотрение зависмостей изменения средней толщины < Зол ), среднеквадратичного отклонения ( €> ), значений асимметрии (А) и эксцесса О) позволяют качественно определить структуру волновой поверхности пленки. С появлением вибрации увеличивается, наблюдается также увеличение значений А и Э, что ' свидетельствует о перестройке структура волн на поверхность раздела фаз и о появлении ряби и крупныэ "шквальных" волн, что особенно заметно при низкой скорости, f < 100 Гц и А — 1,5-мм. Статистические характеристики при срывном режиме представлены на рис.4,а,б,в. Небольшое значение 6" соответствует режиму при Сг ~ 15 м/с,- т.е. при переходном режиме, в то время как устойчивость пленочного течения остается даже при вибрационном воздействии достаточно высокой (см.рис.4,а). Об этом свидетельствуют незначительные отклонения 6" при вибрационном воздействии (кривая I, рис.4,а).

При увеличении числа Rer значение в уменьшается почти в два раза, т.е. в данном случае газодинамическое воздействие и связанные с ним процессы осаждение и унос влаги стабилизируют

50 100 500 1000 5 , Гц в)

Рис.3,а,б,в. Изменение значений относительного среднеквадратичного отклонения (а), асимметрии - А (б; и экс цееса - Э (в), при различных ^аст^тах вибр^ргау

волновую поверхность. Необходимо также отметить, что влияние вибрации на величину 0 при срывном режиме не существенное, что свидетельствует о высокой устойчивости волновой структуры пленки по отношению к воздействия вибрации. Сравнивая статистические характеристики досрывных и срывных режимов течения жидкой пленки необходимо отметить, что при срывном режиме практически все значения асимметрии во всем диапазоне изменения частот вибрации стенки являются положительными и смещаются в сторону увеличения §м . При этом положительное значение эксцесса означает появление средних и крупных волн (см.рис.4,в , кривая 2). Сравнение данных на рис.4,а,б,в (кривая 3) при / = 50 Гц свидетельствует о появлении как ряби, так и средних и крупных-волн, что вполне соответствует условиям течения пленки сопровождающейся процессами срава и осавдения капель, которые вносят возмущения на границе раздела фаз.

Особый интерес представляет влияние вибрационного воздействия на гидравлическое сопротивление канала. Как известно наличие волн на поверхности жидкой пленки приводит к значительному росту потерь давления в каналах, т.е. к увеличению энергозатрат на транспортировку пленки и образование волн. Исследование, проведенные автором, показали, что при течении жидкой пленки Йе„,л850 в диапазоне £ег - 3-*П. 10^ коэффициент гидравлического сопротивления канала при наличии вибрации возрастает в 24-3 раза. С появлением вибрационного воздействия (частотой 25 и 50 Гц) гидравлическое сопротивление незначительно растет и наибольшие значения коэффициента сопротивления при частоте соответствующей резонансной. Это связано с развитой волновой структурой пленки. Полученные результаты исследований показывают, что прирост гидравлического сопротивления существенен при малых скоростях газового штока. Это хорошо согласуется и объясняется поведением волновой структур!, где реализуется развитая волновая структура границы раздела фаз. При переходе в зону срывных режимов вибрация оказывает меньше влияния на волнообразование и толщину кадкой пленки.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований течения жидкой пленки на вибрирующей стенке в условиях реального двухфазного дисперсного потока. Экспериментальные исследования проводились во влакно-паровом канале (ВПК), установленном на выхлопе экспериментальной турбины ЭТ-12, позволяющие

а)

а

Рио.4,а,б,в. Изменение значений относительного среднеквадратичного отклонения (а), асимметрии - А (б) и эксцесса - Э (в) при различных частотах вибрации: . Г - Сг = 15 м/с; 2 - Сг = 36 м/с; 3 - Сг = 44 м/с

изучить влияние вибрации, скорости парового потока (Сп) и влажности ( У ) на среднюю и относительную толщину пленки. Скорость движения влажнопарового потока в канале менялась в диапазоне ' 40*120 м/с ( йеЬл. á I,2.I06) и У = 7*18$ ( Ке„л = 16*118), т.е. практически от значений скорости движения влажного пара в трубопроводах до скорости движения пара в проточной части турбины.

Результаты экспериментального исследования влияния скорости парового С на значение средней и относительной толщины

( 5* = <Гд / ) в условиях вибрационного воздействия при

У = 13$ представлены на рис.5. С ростом скорости парового потока при всех частотах вибрации и при неподвижной стенке отмеча-• ется уменьшение средней толщины пленки. Видно, что при неподвижной стенке средняя толщина пленки уменьшается на ЗС%. Однако, при вибрационном воздействии этот эффект достигает 20Можно отметить, что в данном случае при вибрации кидкая пленка более чувствительна к газодинамическому воздействию. Наблюдается тенденция к утонению жидкой пленки, которая сохраняется при всех реясимах и является следствием ряда причин. С возрастанием газодинамического воздействия на жидкую пленку происходит рост скорости пленки. Под действием вибрации за счет дополнительной турбули-зации пленки происходит некоторое наполнение профиля скорости.

Влияние вибрационного воздействия на среднюю и относительную толщины пленки исследовалось при скорости влатлости пара Сд = 68 м/с в диапазоне степени влажности 7*18% при частотах вибрации 25; 50; ICO Гц. Из рис.6 видно, что при увеличении степени влажности от 7 до 16$ увеличивается §„л на 50%.Под-действием вибрации происходит утонение пленки, причем жидкая пленка особенно реагирует на вибрации при малых степенях влажности, в тоже время при У = 18$ кидкая пленка отличается относительно хорошей стабильностью.'

В данной главе также рассматривалась роль вибрации в формировании волновой структуры в условиях естественного образования пленок, т.е. в условиях осаждения и уноса влаги в пленки. Анализ волновой структуры осуществлялся на основе полученных записей измерения мгновенной то'лгцины кидкой пленки.

Исследование значений среднеквадратичного отклон-'—я ( & ) мгновенной толщины в зависимости от частоты вибрации прй различных степенях влажности ( У = 7*18$) и скорости парового потока (Сп = 70-5-120 м/с) отмечалось увеличение значения G с появле-

Рис.5. Влияние скорости пара Сп на значение средней ( ) и относительной ( §пл) толщин пленки в условиях

Рис.6. Влияние степени, влажности на относительную толщину пленки при Сп = 68 м/с:

I - £ = 100 Гц; 2 - | = 50 Гц; 3 - / = 25 Гц; 4 - / =0

нием вибрации, т.е. при У = 25 Гц соответствующему максимальной амплитуде колебания стеики. Отмечается также уменьшение значения относительной величии ( 6" ) с росток степени влагкаста, что свидетельствует о большей устойчивости и меньшей степени восприимчивости пленки к вибрационному воздействия. Зто согласуется с результатами опытов автора на воздуховодяпоы стенде (ВВС).

Статистический анализ для исследуемых режимов показывает, что с ростом скорости парового потока отмечается улезшкгие а:,:-плитуды волн и расширение спектра возможных локальных толщин жидкой пленки. При малых числах „ чаще наблюдается большой положительный эксцесс, отражающий появление больпого кол1г;есг;за средних волн при наличии вибрации.

Процесс образования, течения и фор.иросания волновых повс-рсс-ностей пленок как известно зависит от физических свойств \«:;::оста и присутствия в ней примесей.

В последние годы широкое применение в энергетике находят поверхностно-активные вещества (ПАЗ) с цель© скшэдя гэдрг.гл::-ческих потерь энергии и повышения эффективности работы сурГсус- • тановок и тепломассообменного оборудования. В рамках дгишой работы проводилось исследование механизма и роли ПАВ типа октаде-циламин (ОДА) в формировании и течении жидкой пленки в дисперсном влажно паровом потоке.

Исследования влияния чисел Ке;,.,. на значение средней толщины жидкой пленки £>„„ при дозировании ОДА з поток с концентрацией 5 мг/кг показали, что с _оостом Ке^.л. сохраняется тенденция к уменьшению величины как и при С0ЛА = 0. Отягчается более существенное утонение пленки с ростом скорости Сп (почти на 20??) при впрыске 0Д4. Появление вибрации стенкл при наличии ОДА в потоке как и без ПАВ приводи? к укеньвеягаз о «л

На рис.7 представлены для сравнения исследования влияния частоты вибрации / и скорости Сп на значение сродней тс.гщ.:ны пленки £>„«, с присадкой ОДА и без нее при -У = 7%. Кали-ке ОДА в потоке оказывает определенное стабилизирующее влияние на поведение максимальных и миткальных значений при вибрациоиюм воздействии стенки. С появлением вибрации эти значения умон';,':«-¡стся при различных степенях влажности пара и Не = слтЬ.

' Статистический анализ показывает, что в большинстве случаев дисперсия уменьшается при вибрации стенки. Добавка ОДА в поток

о-*

Оп/ • мкм

Рис.7. Изменение средней толщины жидкой пленки в зависимости от частоты вибрации при различных скоростях влажнопаро-вого потока:

1,3,5 - влажный пар; 2,4,6 - тоже с ОДА 0,5 мг/кг

приводит к уменьшению значений асимметрии А и эксцесса Э на вибрирующей стенке. Это свидетельствует о перестройке волновой структуры в сторону Гауссовского распределения значений локальной толщины пленки (сы.рис.8).

50

40

30 20 10 0

50 •40

30 20 10 0

P&mU

—1-1-1-1-1-г

/

/

—I—i—i—Г

40

Р(5пД У.

80 а)

120

160

тiI|IiTf=

1 I I | I I г

¡4

N

Ч

6 = 10,9 А = 0,23 Э = 0,035

Л/1, мкм

б = И,7 А = -0,18 Э = -0,28

0

35

70 б)

105

140

Рис.8. Плотность вероятности распределения ) при

С = 118 м/с и У = Ч%\ в.) неподвижная стенка б) вибрирующая стенка ^ = 25 Гц

О

ВЫВОДУ

1. Созданы новое специальное устройство для исследования влияния вибрация стенки ( £ = 254-1000 Гц, А ¿1,5 мм) на течение жидкой пленки и система измерений локальных характеристик пленок с повышенной точность» и автоматическим учетом изменения физических свойств жидкости ьо времени.

2. Экспериментально установлено, что вибрационное воздействие стенки при амплитуде к = 1,5 мм и частоте ^ = 254-50 Гц приводит к уменьшению средней толщины жидкой пленки в условиях течения двухфазного расслоенного потока при досрывном режиме до 15%, а также некоторому перестроению волновой структуры границы раздела фаз.

3. В условиях двухфазного расслоенного потока (воздух - пленка) при максимальной амплитуде вынужденных колебаний стенки (/ - 50 Гц) отмечается существенное изменение волновой структуры границы раздела фаз, в том числе резкое возрастание амплитуда волн (почти в 4 раза) за счет как роста гребней, так и уменьшения впадин.

4. Экспериментально установлено, что при исследуемых значениях амплитуд и частот вибрационное воздействие не оказывает существенное влияние на коэффициент гидравлического сопротивления (Я ) и в зависимости от условия ьначение X возрастает в слудеющей последовательности: сухая пластина, жидкая пленка, пленка с вибрацией: 1,0-4,0-4,4,

5. Результаты эксперимента в условиях естественного образования жидкой пленки при течении дисперсного потока влажного пара показывают, что с увеличением скорости от 46 м/с до 118 м/с ( Ю6) и влажности пара от 7 до 18$ толщина пленки изменяется на 30 и 50& соответственно, а с появлением вибрации при максимальной амплитуде колебаний А = 1,5 мм и частоте вибрации у = 25 Гц она уменьшается в среднем на 10 -г 15%.

6. При течении влажного пара в присутствии ПАВ с концентрацией во влалэдо-паровом потоке 5 мг/кг для всех исследуемых режимах отмечается уменьшение средней толщины жидкой пленки, причем сохраняется тенденция ее утонения на вибрирующей стенке и наблюдаются уменьшения значений 6 , § , А, Э, что свидетельствует о приближении распределения ло калы где толщин пленки к нормальному.

7. Результаты исследований жидких пленок на вибрирующей стенке дают основание не учитывать роль высокочастотных вибраций (/ > 100 Гц) элементов проточных частей турбин, например, сопловых лопаток на энергетические и расходные характеристики решеток.

ABSTRACT 0

Flow of liquid film on vibrating surface of steam turbine plant

by

Saha Subrata

Surface characteristics of wavy liquid f i lnt have been studied by conductance method in air-water tunnel and saturated steam tunnel mounted at the exhaust hood of experimental turbine of MEI. The instentaneous film thickness was recorded, processed and analysed for statistical properties ( standard deviation, skewness, kurtosis, RjCfc), S""**» $mim) in order to define the role of vibration in structural change of wavy surface of film. It is established for wide range of frequency < f-25-M0&GI hz), amplitude ( AslSOO micron) and Re «16—30© that the mean film thickness decreases in case of laminar and film break-up regimes arid 15% respectively.

It was also established that the velocity <V) and Moisture content <y> of steam play a significant role on mean film

Invest i gat ion carried out in saturated steam tunnel <y<185t) where surface act ive substance (SftS) 1i ka Octadesilamin (C H NH > was injected into the steam has shown that under

18 37 .2

forced vibration the probability density of film thickness curve P(Sj) is very similar to that of normal distribution curve, which means that SAS acts as a stabilizing factor for the wavy surface of film flow on vibrating surface. It is important from practical point of view where SAS is used in steam- water chemistry of power plant.

Vibration causes considerable structural changes of film surface generat ing ripples, thus increasing surface of interaction between air (steam) and liquid phases increasing film velocity. Experimental results will be useful in designing separating elements and blade cascades where liquid film is required to be removed and also for calculation of hydraulic loss.Experimental findings on break-up condition of film which leads to formation of big droplets may be useful for protection of blades from erosion.

rioAiniv-ano K ju'wr« .1—

IW a Th pa * /OO 3;i!ta3 J.OZ

Tiiiiorp.Kjmrt M3U, KpacKOha3aj>MCnna«, 13.

thickness (S'j.).