Реферат: Моделювання теплових процесіів в елементах енергетичного обладнання ТЕС і АЕС шляхом розв’язання спряжених задач теплообміну

– 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.

Апробація результатів дисертації

Результати дослідження докладались на конференціях: Сучасні проблеми машинобудування: Конференція молодих вчених і фахівців, Харків, 2004–2006 рр., Удосконалювання турбоустановок методами математичного та фізичного моделювання: Міжнародна науково-технічна конференція, – Змійов, 2006 р.

Публікації

Матеріали даної роботи викладені в 7 статтях у наукових фахових виданнях, затверджених постановами ВАК України.

Структура та обсяг роботи