Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Дополнительная жесткость в ряде конструкций обеспечивается путем соединения трубных досок прочными боковыми стен-
I Воздух
.... Воздух
Рис. 251. Воздухоохладитель установки ГТУ-20 ЛКЗ
ками, которые одновременно служат направляющими экранами для потока воздуха. Известные конструкции, когда боковые стенки трубного пучка создают прочный корпус. В некоторых охладителях трубные доски соединяют тягами и распорками. Однако жесткая связь трубных досок рациональна только при невысоких температурах воздуха, когда разница в удлинениях относительно холодных трубок и более горячих связывающих элементов невелика, иначе возможна деформация трубного пучка и нарушение плотности в местах вальцовки трубок. Исходя из этого, в охладителях с высокой начальной температурой воздуха рациональнее не связывать трубные доски жестким соединением и предоставить трубкам свободу расширений.
Форма корпуса воздухоохладителя определяется формой трубного пучка, однако при больших давлениях воздуха независимо от конструкции трубного пучка корпусу аппарата прида-
339
ют цилиндрическую или приближающуюся к ней форму, противостоящую внутреннему давлению воздуха.
Основным требованием, предъявляемым к конструкции корпуса и подводящего воздушного патрубка, является создание равномерного поля скоростей перед теплообменным элементом. Особое значение имеет это требование при использовании оре-бренных трубок, так как при этом воздух не всегда может перераспределяться внутри пучка и искажение поля скоростей на входе сохраняется по всей глубине пучка, ухудшая тепловые и аэродинамические характеристики аппарата.
Рис. 252. Воздухоохладитель замкнутой ГТУ фирмы Эшер — Висс (установка цикла Лафлер на гелии)
На рис. 252 показан аппарат, предназначенный для специальных условий работы в составе замкнутой ГТУ. Принятая схема движения теплоносителей дает возможность использовать хорошо освоенную фирмой теплообменную поверхность с гофрированным оребрением (такое оребрение применяют в регенераторах ГТУ) и обеспечивает ряд конструктивных преимуществ аппарата: умеренные поперечные размеры, цилиндрическую форму корпуса и малые толщины стенок при высоком давлении рабочей среды, удобство компоновки. Однако движение воды в межтрубном пространстве исключает возможность очистки поверхности по водяной стороне механическими способами и предъявляет очень строгие требования к качеству охлаждающей воды — вплоть до применения конденсата.
340
Особо следует обратить внимание на удаление воды, конденсирующейся в аппарате при охлаждении влажного атмосферного воздуха. Количество конденсата при высокой температуре и влажности атмосферного воздуха может быть весьма значительным. Опыт эксплуатации ГТУ показал, что без применения специальных устройств сконденсировавшаяся влага не может быть полностью удалена через дренажные отверстия в нижней части корпуса и большое количество капель увлекается потоком воздуха в проточную часть последующего компрессора, вызывая эрозионный износ рабочих лопаток и коррозию воздухопроводов, корпуса, ротора и уплотнений.
Для удаления влаги из воздуха за трубным пучком воздухоохладителя устанавливаются сепараторы (элиминаторы). Конструкция сепараторов основана на двух принципах — на отделении влаги за счет центробежного эффекта при повороте потока, движущегося с большой скоростью, и на омывании медленно движущимся потоком стенок волнистых каналов; в этом случае содержащиеся в воздухе капли воды собираются на стенках каналов и стекают вниз в поддон сепаратора. Сепаратор первого типа характерен высоким уровнем скоростей, заметными потерями давления и не особенно высокой степенью влагоотделения. Его преимуществом является компактность: сепаратор не требует специального места для размещения и может быть установлен непосредственно в колене воздухопровода, идущего от охладителя к компрессору.
В сепараторах второго типа потери воздуха в связи с малой его скоростью пренебрежимо малы, влага отделяется практически полностью, но габаритные размеры сепаратора весьма значительны — его поперечное сечение не меньше размера фронта трубного пучка воздухоохладителя. Наиболее удобно размещать такой сепаратор в корпусе воздухоохладителя непосредственно за трубным пучком.
Проблема сепарации влаги в воздухоохладителях на сегодняшний день разработана недостаточно и опыт эксплуатации сепараторов не накоплен. Чтобы избежать усложнения конструкции воздухоохладителя и увеличения потерь давления в воздушном тракте, конструкторы предпочитают сепараторы не устанавливать, а при высокой влажности поднимать температуру воздуха за охладителем выше точки росы путем сокращения расхода охлаждающей воды.
В ГТУ мощностью 50 ООО квт предусмотрено двухкратное охлаждение воздуха между компрессорами. Воздухоохладители (рис. 250) высокого и низкого давления имеют одинаковую конструкцию и отличаются только размерами. Для более полной утилизации тепла, отводимого от воздуха, охладители выполнены двухсекционными с последовательным расположением секций по ходу воздуха. Через первую секцию проходит вода из тепло-
