Исследование процессов распыла и охлаждения жидкости в градирнях вентиляторного типа методами оптической диагностики парогазовых потоков

Назначение

Повышение эффективности технологического цикла тепловой электрической станции за счет снижения потерь циркуляционной воды в системе испарительного охлаждения из-за уноса капель охлаждающим воздушным потоком.

Краткое описание

На ТЭС достаточно существенные потери циркуляционной воды (около 5 % от общего объема в системе оборотного водоснабжения) происходят в результате уноса капель относительно малых размеров охлаждающим воздушным потоком в окружающую среду. Восполнение потерь, как правило, снижает эффективность процесса производства электрической энергии. Одним из решений этой проблемы является оптимизация режимов функционирования основных элементов градирни – вентилятора и распылительных форсунок. Результаты экспериментальных исследований, выполненных с использованием уникальных программно-аппаратных комплексов оптической диагностики парогазовых потоков, позволяют проанализировать особенности движения капель распыляемой в рабочей области градирни воды во встречном потоке охлаждающего воздуха при варьировании в широких диапазонах скорости воздушного потока, температуры воды и охлаждающего воздуха, а также начальных размеров капель.

Область применения

Результаты исследований могут быть использованы для оптимизации режимов работы градирен вентиляторного типа, предназначенных для охлаждения циркуляционной воды на промышленных ТЭС.

Конкурентные преимущества

При проведении экспериментальных исследований используется уникальный программно-аппаратный комплекс на базе двойных твердотельных импульсных Nd:YAG лазеров, кросскорреляционных и высокоскоростных видеокамер. Определение характеристик капельного и воздушного потоков реализуется в рамках бесконтактных оптических методов: Particle Image Velocimetry, Stereo Particle Image Velocimetry, Shadow Photography и других. Современное экспериментальное оборудование и программные средства обработки данных позволяют достоверно регистрировать параметры процесса и выполнять большие объемы исследований в течение коротких временных промежутков.

Текущая стадия

Установлены диапазоны влияния скоростей газового и капельного потоков на процесс торможения и разворота относительно малых по размерам капель воды в рабочей зоне градирни, предшествующий капельному уносу. Конечная цель исследования предполагает установление оптимальных параметров работы вентиляторной градирни, минимизирующих или полностью исключающих потери циркуляционной воды вследствие капельного уноса.

Основные публикации

• – Volkov R.S., Kuznetsov G.V., Kuibin P.A., Strizhak P.A. Features of Water Droplet Deformation during Motion in a Gaseous Medium under Conditions of Moderate and High Temperatures // High Temperature. 2016. V. 54, No. 5. P. 722–730;
• – Kuznetsov G.V., Strizhak P.A., Volkov R.S., Voytkov I.S. Gas temperature in the trace of water droplets streamlined by hot air flow // International Journal of Multiphase Flow. 2017. V. 91. P. 184–193;
• – Kuznetsov G.V., Strizhak P.A., Volkov R.S. Temperature measurement in the trace of water droplet when heating by hot air // Experimental Thermal and Fluid Science. 2017. V. 81. P. 256–264.