Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve
Formation of vortex flow in the control valve is determined not only the transition to a separated flow of the valve channel formed by the valve seat and the plug, but the conditions of steam supply to it. Most modern designs of control valves has a one lateral inlet of steam. Therefore, when steam...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/86779 |
| 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-86779 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
control valve impermeable screen steam turbine регулирующий клапан непроницаемый экран паровая турбина УДК 621.165 регулюючий клапан непроникний екран парова турбіна. УДК 621.165 |
| spellingShingle |
control valve impermeable screen steam turbine регулирующий клапан непроницаемый экран паровая турбина УДК 621.165 регулюючий клапан непроникний екран парова турбіна. УДК 621.165 Бабаев, А. И. Голощапов, В. Н. Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| topic_facet |
control valve impermeable screen steam turbine регулирующий клапан непроницаемый экран паровая турбина УДК 621.165 регулюючий клапан непроникний екран парова турбіна. УДК 621.165 |
| format |
Article |
| author |
Бабаев, А. И. Голощапов, В. Н. |
| author_facet |
Бабаев, А. И. Голощапов, В. Н. |
| author_sort |
Бабаев, А. И. |
| title |
Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_short |
Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_full |
Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_fullStr |
Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_full_unstemmed |
Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_sort |
application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve |
| title_alt |
Применение непроницаемых экранов для стабилизации течения в угловом регулирующем клапане |
| description |
Formation of vortex flow in the control valve is determined not only the transition to a separated flow of the valve channel formed by the valve seat and the plug, but the conditions of steam supply to it. Most modern designs of control valves has a one lateral inlet of steam. Therefore, when steam moves along the annular section of the steam chest, cross section of the channel is unchanged and mass flow is decreased. For this reason, a diffuser effect occurs in the stream. As a result, non-uniform velocity field is formed, promoting the formation of separated flow in the inlet section of the valve channel. The main goal of the present work was to investigate the possibility of improving the gas-dynamic characteristics of the control valve by installing an impermeable screen at the entrance to the steam chest. The object of investigation was adopted design of the control valve of the high pressure cylinder of turbine 200 MW. To investigate the effect of the installation of the impermeable screen to gas-dynamic flow characteristics has been developed a new design of the protective glass. The proposed glass, unlike to the original, has an impermeable sector, located opposite to the inlet, and the additional force racks located on the remainder of the circular sector. As a result, the calculation of three-dimensional flow in the valve is determined that the installation of the screen with length α = 30–60 ° leads to an increase in the efficiency of gas-dynamic of control valve. To skip the established steam consumption at nominal mode at the valve without the screen relative pressure drop was 3,3%, with the screen – 2,1–2,4%. This reduction in pressure drop is observed in the investigated range in all modes. Analysis of the results showed a large loss of energy in the original model of the valve caused, first of all, flow separation in the valve channel. This flow separation from the surface of the valve seat profile observed in all investigated modes. The formation reverse flow negative impact on the reducing ability of the diffuser. In the variant of the control valve with the screen design provides greater uniformity of flow in the inlet of the valve channel. When steam stream around the screen is its redistributed. As a result, in the throat cross section of the saddle there is a more uniform velocity field and there is no separating jet in the streamlined wall. With these conditions it is possible to significantly increase reducing the ability of the diffuser. In conclusion, the work points out that the installation of impermeable screen with length of 30 ° ...60 ° with forcer racks leads to increased gas-dynamic efficiency of control valve due to the formation of the more uniform flow at the inlet of the valve channel. The increase losses, when the steam flows around the screen and power racks, compensated by a significant increase in regenerative ability of the diffuser. As a result, energy loss ratio in the diffuser and pressure drop desired of the model for the control valve are reduced by 50%. The most effective is a screen length of α = 40 °. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2016 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/86779 |
| work_keys_str_mv |
AT babaevai applicationofimpermeablescreenstostabilizetheflowintheanglecontrolvalve AT goloŝapovvn applicationofimpermeablescreenstostabilizetheflowintheanglecontrolvalve AT babaevai primenenienepronicaemyhékranovdlâstabilizaciitečeniâvuglovomreguliruûŝemklapane AT goloŝapovvn primenenienepronicaemyhékranovdlâstabilizaciitečeniâvuglovomreguliruûŝemklapane |
| first_indexed |
2024-09-01T17:36:43Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:36:43Z |
| _version_ |
1809016111736291328 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-867792017-01-31T16:24:58Z Application of impermeable screens to stabilize the flow in the angle control valve Применение непроницаемых экранов для стабилизации течения в угловом регулирующем клапане Бабаев, А. И. Голощапов, В. Н. control valve impermeable screen steam turbine регулирующий клапан непроницаемый экран паровая турбина УДК 621.165 регулюючий клапан непроникний екран парова турбіна. УДК 621.165 Formation of vortex flow in the control valve is determined not only the transition to a separated flow of the valve channel formed by the valve seat and the plug, but the conditions of steam supply to it. Most modern designs of control valves has a one lateral inlet of steam. Therefore, when steam moves along the annular section of the steam chest, cross section of the channel is unchanged and mass flow is decreased. For this reason, a diffuser effect occurs in the stream. As a result, non-uniform velocity field is formed, promoting the formation of separated flow in the inlet section of the valve channel. The main goal of the present work was to investigate the possibility of improving the gas-dynamic characteristics of the control valve by installing an impermeable screen at the entrance to the steam chest. The object of investigation was adopted design of the control valve of the high pressure cylinder of turbine 200 MW. To investigate the effect of the installation of the impermeable screen to gas-dynamic flow characteristics has been developed a new design of the protective glass. The proposed glass, unlike to the original, has an impermeable sector, located opposite to the inlet, and the additional force racks located on the remainder of the circular sector. As a result, the calculation of three-dimensional flow in the valve is determined that the installation of the screen with length α = 30–60 ° leads to an increase in the efficiency of gas-dynamic of control valve. To skip the established steam consumption at nominal mode at the valve without the screen relative pressure drop was 3,3%, with the screen – 2,1–2,4%. This reduction in pressure drop is observed in the investigated range in all modes. Analysis of the results showed a large loss of energy in the original model of the valve caused, first of all, flow separation in the valve channel. This flow separation from the surface of the valve seat profile observed in all investigated modes. The formation reverse flow negative impact on the reducing ability of the diffuser. In the variant of the control valve with the screen design provides greater uniformity of flow in the inlet of the valve channel. When steam stream around the screen is its redistributed. As a result, in the throat cross section of the saddle there is a more uniform velocity field and there is no separating jet in the streamlined wall. With these conditions it is possible to significantly increase reducing the ability of the diffuser. In conclusion, the work points out that the installation of impermeable screen with length of 30 ° ...60 ° with forcer racks leads to increased gas-dynamic efficiency of control valve due to the formation of the more uniform flow at the inlet of the valve channel. The increase losses, when the steam flows around the screen and power racks, compensated by a significant increase in regenerative ability of the diffuser. As a result, energy loss ratio in the diffuser and pressure drop desired of the model for the control valve are reduced by 50%. The most effective is a screen length of α = 40 °. Формирование вихревого течения в регулирующем клапане (РК) определяется не только переходом к отрывному обтеканию клапанного канала, образованного седлом и основным затвором клапана, но и условиями подвода пара к нему. Поскольку большинство современных конструкций РК имеет односторонний боковой подвод пара, то по мере его продвижения вдоль паровой коробки сечение кольцевого канала не изменяется, а расход пара уменьшается и в потоке проявляется диффузорный эффект. В результате этого во входном участке клапанного канала формируется неравномерное поле скоростей, способствующее образованию отрывного течения. Основная цель представленной работы состояла в исследовании возможности улучшения газодинамических характеристик РК за счет установки непроницаемого экрана на входе в паровую коробку. В качестве объекта исследования была принята конструкция РК-2 ВД турбин мощностью 200 МВт. Для исследования влияния установки непроницаемого экрана на газодинамические характеристики потока разработана новая конструкция защитного стакана. Предлагаемый стакан, в отличие от исходного, имеет непроницаемый сектор, расположенный напротив входного патрубка, а также дополнительные силовые стойки на оставшейся кольцевой части. В результате расчета трехмерного течения в клапане определено, что установка экрана протяженностью α = 30–60° приводит к повышению газодинамической эффективности РК. Для пропуска заданного расхода при номинальном режиме работы у клапана без экрана относительный перепад давлений составил 3,3%, с экраном – 2,1–2,4%. Данное снижение перепада давлений наблюдается во всем диапазоне исследованных режимов. Анализ результатов показал наличие больших потерь энергии в исходной модели клапана, вызванных, в первую очередь, отрывным течением в клапанном канале. Данный отрыв потока от профильной поверхности седла клапана наблюдался для всех исследованных режимов. При этом формирование циркуляционного течения негативно сказывается на восстановительной работе диффузора. В варианте конструкции РК с экраном в потоке обеспечивается большая равномерность при входе в клапанный канал. При обтекании экрана происходит перераспределение потока. В результате этого в горловом сечении седла наблюдается более равномерное поле скоростей и отсутствие отрыва струи от обтекаемых стенок. При таких условиях подвода удается значительно повысить восстановительную способности диффузора. В заключение работы отмечается, что установка непроницаемого экрана протяженностью 30–60° с силовыми стойками приводит к повышению газодинамической эффективности РК за счет формирования более равномерного потока на входе в клапанный канал. Увеличение потерь при обтекании экрана и силовых стоек компенсируется значительным увеличением восстановительной способности диффузора. В результате коэффициент потерь энергии в диффузоре и необходимый перепад давлений для исследуемой модели РК уменьшаются на 50 %. Наиболее эффективным является экран протяженностью α=40° Подано результати чисельного дослідження впливу установки непроникних екранів протяжністю 30–60° на ефективну роботу кутових регулюючих клапанів парових турбін. В результаті CFD моделювання визначено, що установка екрана навпроти вхідного патрубка дозволяє перерозподілити потік перед входом в клапанний канал, через що коефіцієнт втрат в дифузорі і відносний перепад тиску на клапані знижуються на 50%. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2016-12-20 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/86779 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 19 No. 4 (2016); 19-24 Проблемы машиностроения; Том 19 № 4 (2016); 19-24 Проблеми машинобудування; Том 19 № 4 (2016); 19-24 2709-2992 2709-2984 ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/86779/82383 Copyright (c) 2016 А. И. Бабаев, В. Н. Голощапов https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |