§ 7,2. Экспериментальная отработка конструкции каскадного EBB.
В разработанных с участием автора каскадных EBB (рис. 7.2, 7.3) наиболее ответственным узлом является смеситель, которому предстоит функционировать в условиях дефицита пространства.
Форма смесителя показана на рис. 7.4. Клиновидный короб играет роль раздающего коллектора байпасного воздуха. Непрерывное уменьшение сечения короба по ходу байпасного воздуха предназначено для выравнивания раздачи его в основной воздушный поток через отверстия в боковых стенках. Одновременно это удобно в компоновочном отношении. Выбор конструкции и размеров смесителя диктуется необходимостью соблюдения следующих условий:струи холодного воздуха из отверстий: коллектора не должны попадать на элементы ротора (радиальные перегородки, ступица);
обогнув коллекторы, воздушный поток должен достаточно равномерно распределиться по сечению перед входом в горячую набивку;
обогнув коллекторы, газовый поток должен достаточно равномерно распределиться по сечению перед входом в холодную набивку;
струи байпасного воздуха должны успеть перемешаться в основном воздушном потоке до входа в горячую набивку;
при соблюдении перечисленных выше условий аэродинамическое сопротивление смесителя по воздуху и по газам должно быть как можно меньше.
Варьируемыми конструктивными параметрами являются: количество клиновидных коллекторов в одном секторе ротора; высота коллектора; ширина коллектора; расстояние от верхнего и нижнего краев коллектора до холодной и горячей набивки; размеры, количество и расположение отверстий на боковых стенках коллектора.
В результате предварительных расчетов была выбрана исходная конструкция смесительного узла. В пределах каждого сектора раз-
мещено 3 клиновидных коллектора. Боковые стенки коллекторов перфорированы двумя рядами отверстий.
Для стендовой отработки была изготовлена, спроектированная автором модель полусектора каскадного РВВ со смесителем натурных размеров, соответствующих воздухоподогревателям с диаметром ротора 7 м (рис.
7.5). Имитация аэродинамического влияния холодного и горячего слоев набивки осуществлена с помощью перфорированных пластин, перекрывающих поперечное сечение модели на входе и выходе.Модель подключалась к двум аэродинамическим трубам (рис.7.6), на одной из которых установлен электрокалорифер. Переходные диффузоры, соединявшие аэродинамические трубы с моделью, были снабжены системой направляющих лопаток для выравнивания расхода воздуха по сечению. Ввиду ограниченной мощности калорифера достаточному для проведения надежного термоме трирования нагреву могло быть подвергнуто лишь немногим более половины натурного количества воздуха, омывающего холодную набивку. Поэтому сечение модели по тракту горячего возлуха было разделено на две обособленные части (широкую и узкую), которые испытывались поочередно.
В выходном сечении модели с помощью цилиндрического насадка с трубкой Прандтля измерялись скорости воздуха в 77 точках. В тех же точках термопарным зондом определялись температуры смеси. Разница между температурами холодного и горячего потоков воздуха на входе в модель составляла: в широкой части сектора - 42+44°, в узкой части - 60+65°С.
В исходном варианте смесителя отверстия на боковых стенках клиновидных коллекторов располагались равномерно по длине коллектора. Торцы коллекторов были открыты. Распределение температуры воздушной смеси по длине модели на входе в имитатор горячей на
бивки показано на рис. 7.7 в координатах
Рис.7.6. Аэродинамический стенд с моделью смесительного узла.
V
холодный \ , горячий воздух J . J J
о о о о о о о
О о О О О О О
6 о з д у х
I I I I
о о оА f
00 si
ч г л 0CM
48
X X"-*
0,6-
0,2-
Узкая часть модели
Широкая часть модели o,s
U0
2,0
2>5 Им) Рис.7.7. Распределение безразмерной температуры смеси по длине модели смесителя каскадного РВВ:
а)~-г-исходный вариант конструкции,
б)-* улучшенный вариант. где tx- температура холодного возлуха на входе в модель, tг - температура горячего воздуха на входе, tCM - температура смесж.
Расходы холодного и горячего воздуха задавались такими, что
при равномерном распределении обоих потоков по сечению модели
безразмерная температура смеси 9СН= Ьн-tx равнялась бы 0,55.
ti-tx
Из графика 7.7 видно, что в исходном варианте в широкую часть сектора поступает недостаточно холодного возлуха, в то время как на узком конце его избыток.
Для перераспределения холодного воздуха часть отверстий в широкой части коллекторов увеличили, а в узкой части - заглушили. После этого было определено влияние диафрагмирования торцевых щелей коллекторов на распределение температуры смеси в узкой половине сектора. Соответствующие графики температур приведены на рис. 7.8.Распределение температуры смеси по всей длине сектора для улучшенного варианта конструкции показано на рис. 7.7. Пунктирная прямая на графике на уровне 6СН= 0,35 обозначает наименьшую допустимую температуру воздушной смеси на входе в горячую набивку применительно к воздухоподогревателям котлов ПК-41 Конаковской ГРЭС (см.следующий параграф). При такой температуре смеси температура горячей набивки ^ 145°С. Из рисунка 7.7 видно, что во всей модели безразмерные температуры смеси на входе в имитатор горячей набивки не менее, чем на 0,1 превышают минимально допустимую величину дсм.
На рис. 7.9 показано распределение скоростей воздушной смеси по длине модели на входе в имитатор горячей набивки. На широком конце сектора скорости воздуха ниже средней по модели на 20-30$, что естественно, поскольку именно в этом месте происходит расширение проходного сечения тракта перед горячей набивкой. Хотя, по предварительной оценке, наблюдающаяся неравномерность скоростей почти не скажется на тепловой эффективности горячего слоя набивки,
Рис,7.8. Влияние степени диафрагмирования торцевой щели раздающего коллектора j? я ^pjf0, (см.рис.7.7) на распределение температуры воздушной смеси по длине узкой части модели. Значения Р :o - 0 , Д- 0,615; о - 0,77; ? - 1,0 . ®
Рис.7.9. Распределение скоростей смеси по длине модели смесителя.
тем не менее желательно, по-видимому, получение более однородного поля скоростей. Однако дальнейшая корректировка конструкции смесительного узла представляется целесообразной лишь при более полном моделировании воздушного тракта РВВ, которое учитывало бы влияние аэродинамики входных патрубков аппарата.