Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties
It has been established that in order to study thermo- and electrophysical phenomena in wet steam turbines, studies of the wet steam flow volume charge effect on its dielectric and thermophysical properties have recently been carried out at A. Pidhornyi Institute of Mechanical Engineering Problems o...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2023
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/272175 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-272175 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Нечаєв, А. В. Аннопольська, І. Є. Лук’янов, В. М. |
| spellingShingle |
Нечаєв, А. В. Аннопольська, І. Є. Лук’янов, В. М. Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| author_facet |
Нечаєв, А. В. Аннопольська, І. Є. Лук’янов, В. М. |
| author_sort |
Нечаєв, А. В. |
| title |
Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| title_short |
Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| title_full |
Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| title_fullStr |
Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| title_full_unstemmed |
Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties |
| title_sort |
experimental evaluation of the wet steam flow electrification effect on its dielectric properties |
| title_alt |
Експериментальна оцінка впливу електризації потоку вологої пари на його діелектричні властивості Експериментальна оцінка впливу електризації потоку вологої пари на його діелектричні властивості |
| description |
It has been established that in order to study thermo- and electrophysical phenomena in wet steam turbines, studies of the wet steam flow volume charge effect on its dielectric and thermophysical properties have recently been carried out at A. Pidhornyi Institute of Mechanical Engineering Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine. According to their results, it was established that the most representative electrophysical parameter, which allows to evaluate changes in the thermophysical properties of steam, which occur under the action of its own volume charge, is its dielectric constant. It is assumed that the value of the dielectric constant of an electrified steam can be significantly different from the value for a neutral steam, and a mathematical assessment of its possible change is made. It has been confirmed that the influence of electrophysical phenomena caused by the wet steam flow electrification is significant, but is not taken into account in the existing physical and mathematical thermodynamic models of the steam expansion process. It is proved that in order to clarify the main thermodynamic parameters and calculated characteristics of the electrified wet steam flow, it is necessary to determine how its dielectric constant changes. On the basis of the analysis, the relevance of experimental determination of the dielectric constant of a wet steam flow with a volume charge in order to obtain the dependence of its change on the temperature and pressure of the flow, as well as the density of the volume charge, is substantiated. To perform the research, a gas dynamic laboratory plant, which allows to obtain a wet steam flow with a volume charge, was used. The internal space of the flow part of a real wet steam turbine has a significant size and allows the formation of a flow with a volume charge of a complex spatial configuration and structure. It is emphasized that in the flow part of the plant of a small volume, in contrast to the turbine flow part, significant technical difficulties arise when organizing the conditions for the occurrence of a wet steam flow with a volume charge. Taking this into account, at the first stage, it was decided to conduct a study of a steam flow with a volume charge flowing into the atmosphere in a laboratory room with a sufficient volume to form its spatial structure. To estimate the value of its dielectric constant, the inductive method (L-method) of determining dielectric properties, in which the substance under study is introduced into the inductive solenoid cell, was chosen. Experiments were conducted and, according to the obtained data, it is possible to make a preliminary assessment of the change in dielectric constant in the presence of a volume electric charge in the steam flow. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/272175 |
| work_keys_str_mv |
AT nečaêvav experimentalevaluationofthewetsteamflowelectrificationeffectonitsdielectricproperties AT annopolʹsʹkaíê experimentalevaluationofthewetsteamflowelectrificationeffectonitsdielectricproperties AT lukânovvm experimentalevaluationofthewetsteamflowelectrificationeffectonitsdielectricproperties AT nečaêvav eksperimentalʹnaocínkavplivuelektrizacíípotokuvologoíparinajogodíelektričnívlastivostí AT annopolʹsʹkaíê eksperimentalʹnaocínkavplivuelektrizacíípotokuvologoíparinajogodíelektričnívlastivostí AT lukânovvm eksperimentalʹnaocínkavplivuelektrizacíípotokuvologoíparinajogodíelektričnívlastivostí |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:51Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:51Z |
| _version_ |
1809016183367663616 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2721752023-04-24T13:26:06Z Experimental Evaluation of the Wet Steam Flow Electrification Effect on Its Dielectric Properties Експериментальна оцінка впливу електризації потоку вологої пари на його діелектричні властивості Експериментальна оцінка впливу електризації потоку вологої пари на його діелектричні властивості Нечаєв, А. В. Аннопольська, І. Є. Лук’янов, В. М. It has been established that in order to study thermo- and electrophysical phenomena in wet steam turbines, studies of the wet steam flow volume charge effect on its dielectric and thermophysical properties have recently been carried out at A. Pidhornyi Institute of Mechanical Engineering Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine. According to their results, it was established that the most representative electrophysical parameter, which allows to evaluate changes in the thermophysical properties of steam, which occur under the action of its own volume charge, is its dielectric constant. It is assumed that the value of the dielectric constant of an electrified steam can be significantly different from the value for a neutral steam, and a mathematical assessment of its possible change is made. It has been confirmed that the influence of electrophysical phenomena caused by the wet steam flow electrification is significant, but is not taken into account in the existing physical and mathematical thermodynamic models of the steam expansion process. It is proved that in order to clarify the main thermodynamic parameters and calculated characteristics of the electrified wet steam flow, it is necessary to determine how its dielectric constant changes. On the basis of the analysis, the relevance of experimental determination of the dielectric constant of a wet steam flow with a volume charge in order to obtain the dependence of its change on the temperature and pressure of the flow, as well as the density of the volume charge, is substantiated. To perform the research, a gas dynamic laboratory plant, which allows to obtain a wet steam flow with a volume charge, was used. The internal space of the flow part of a real wet steam turbine has a significant size and allows the formation of a flow with a volume charge of a complex spatial configuration and structure. It is emphasized that in the flow part of the plant of a small volume, in contrast to the turbine flow part, significant technical difficulties arise when organizing the conditions for the occurrence of a wet steam flow with a volume charge. Taking this into account, at the first stage, it was decided to conduct a study of a steam flow with a volume charge flowing into the atmosphere in a laboratory room with a sufficient volume to form its spatial structure. To estimate the value of its dielectric constant, the inductive method (L-method) of determining dielectric properties, in which the substance under study is introduced into the inductive solenoid cell, was chosen. Experiments were conducted and, according to the obtained data, it is possible to make a preliminary assessment of the change in dielectric constant in the presence of a volume electric charge in the steam flow. Констатовано, що задля вивчення теплоелектрофізичних явищ у вологопарових турбінах в ІПМаш НАН України протягом останнього часу проводилися дослідження впливу об’ємного заряду вологопарового потоку на його діелектричні й теплофізичні властивості. За їх результатами встановлено, що найбільш представницьким електрофізичним параметром, який дозволяє оцінювати зміни теплофізичних властивостей пари, що відбуваються під дією власного об’ємного заряду, є його діелектрична проникність. Висловлено припущення, що величина діелектричної проникності електризованої пари може суттєво відрізнятися від значення для нейтральної пари, проведено математичну оцінку її можливої зміни. Підтверджено, що вплив електрофізичних явищ, зумовлених електризацією вологопарового потоку, є суттєвим, але не враховується в існуючих фізичних і математичних термодинамічних моделях процесу розширення пари. Доведено, що для уточнення основних термодинамічних параметрів і розрахункових характеристик потоку електризованої вологої пари необхідно визначити, як змінюється її діелектрична проникність. На підставі аналізу обґрунтовано актуальність експериментального встановлення діелектричної проникності вологопарового потоку з об’ємним зарядом із метою отримання залежності її зміни від температури й тиску потоку, а також щільності об’ємного заряду. Для виконання завдання дослідження використовувався газодинамічний лабораторний стенд, який дозволяє отримувати вологопаровий потік з об’ємним зарядом. Внутрішній простір проточної частини реальної вологопарової турбіни має значний розмір і дозволяє сформуватися потоку з об’ємним зарядом складної просторової конфігурації та структури. Акцентовано, що в проточній частині стенду невеликого об’єму, на відміну від проточної частини турбіни, при організації умов виникнення вологопарового потоку з об’ємним зарядом виникають суттєві технічні складності. З урахуванням цього на першому етапі прийнято рішення проводити дослідження парового потоку з об’ємним зарядом, що витікає в атмосферу, у приміщенні лабораторії з достатнім об’ємом для формування його просторової структури. Для оцінки величини його діелектричної проникності обрано індуктивний метод (L-метод) визначення діелектричних властивостей, в якому досліджувана речовина вводиться всередину індуктивної соленоїдної комірки. Проведено експерименти й отримано дані, за якими можлива попередня оцінка зміни діелектричної проникності за наявності об’ємного електричного заряду в потоці пари. Констатовано, що задля вивчення теплоелектрофізичних явищ у вологопарових турбінах в ІПМаш НАН України протягом останнього часу проводилися дослідження впливу об’ємного заряду вологопарового потоку на його діелектричні й теплофізичні властивості. За їх результатами встановлено, що найбільш представницьким електрофізичним параметром, який дозволяє оцінювати зміни теплофізичних властивостей пари, що відбуваються під дією власного об’ємного заряду, є його діелектрична проникність. Висловлено припущення, що величина діелектричної проникності електризованої пари може суттєво відрізнятися від значення для нейтральної пари, проведено математичну оцінку її можливої зміни. Підтверджено, що вплив електрофізичних явищ, зумовлених електризацією вологопарового потоку, є суттєвим, але не враховується в існуючих фізичних і математичних термодинамічних моделях процесу розширення пари. Доведено, що для уточнення основних термодинамічних параметрів і розрахункових характеристик потоку електризованої вологої пари необхідно визначити, як змінюється її діелектрична проникність. На підставі аналізу обґрунтовано актуальність експериментального встановлення діелектричної проникності вологопарового потоку з об’ємним зарядом із метою отримання залежності її зміни від температури й тиску потоку, а також щільності об’ємного заряду. Для виконання завдання дослідження використовувався газодинамічний лабораторний стенд, який дозволяє отримувати вологопаровий потік з об’ємним зарядом. Внутрішній простір проточної частини реальної вологопарової турбіни має значний розмір і дозволяє сформуватися потоку з об’ємним зарядом складної просторової конфігурації та структури. Акцентовано, що в проточній частині стенду невеликого об’єму, на відміну від проточної частини турбіни, при організації умов виникнення вологопарового потоку з об’ємним зарядом виникають суттєві технічні складності. З урахуванням цього на першому етапі прийнято рішення проводити дослідження парового потоку з об’ємним зарядом, що витікає в атмосферу, у приміщенні лабораторії з достатнім об’ємом для формування його просторової структури. Для оцінки величини його діелектричної проникності обрано індуктивний метод (L-метод) визначення діелектричних властивостей, в якому досліджувана речовина вводиться всередину індуктивної соленоїдної комірки. Проведено експерименти й отримано дані, за якими можлива попередня оцінка зміни діелектричної проникності за наявності об’ємного електричного заряду в потоці пари. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2023-04-24 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/272175 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 25 No. 4 (2022); 25-31 Проблемы машиностроения; Том 25 № 4 (2022); 25-31 Проблеми машинобудування; Том 25 № 4 (2022); 25-31 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/272175/267778 https://journals.uran.ua/jme/article/view/272175/267779 Copyright (c) 2023 А. В. Нечаєв, І. Є. Аннопольська, В. М. Лук’янов http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |