CC BY
32
Объединение анатомической САПР, физиологической САПР, банков нормативных документов, а также стандартизованных протоколов и средств обмена информацией ме^ду медицинскими компьютерными системами позволит получить полноценную медицинскую САПР.
Список литературы:
1. ГОСТ 23501.101-87 «Системы автоматизированного проектирования. Основные положения».
2. Эльянов М.М. Информационная совместимость и стандартизация медицинских компьютерных систем. - М.: Ассоциация Развития Медицинских Информационных Технологий.
3. www.diforma.com - электронный ресурс.
4. МалюхВ.Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. - М.: ДМК Пресс, 2010. - 192 с.
5. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 430 с.
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТА ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
© Николаева A.B.*, Крутиков A.A.4, Мешков В.В.*,
Скибин А.П.*, Шишов A.B.*
ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» г. Подольск
В рамках представленной работы проведен анализ существующей конструкции дроссельных устройств (ДУ) для ПГ РУ БН-600 и ПГ РУ БН-800. На основании анализа разработана новая конструкция, для которой в программном комплексе STAR-CD создан виртуальный стенд с целью моделирования работы ДУ. По результатам выполненных расчетов найдена оптимальная конструкция уплотнения ДУ в теплооб-менных трубах и даны рекомендации по проведению экспериментов на натурном стенде.
Парогенератор для РУ БН-1200 сегодня одно из приоритетных направлений работы ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС». Отличительной особенностью кон-
* Инженер-конструктор.
* Инженер-конструктор 1 -й категории. " Инженер-конструктор.
* Главный специалист.
* Начальник бюро.
цепции ПГ РУ-1200 по сравнению с ПГ РУ-800 является увеличение средне-расходной скорости пароводяной смеси в теплообменных трубах. Это привело к изменению теплогидравлических характеристик парогенератора и встал вопрос о работоспособности различных узлов парогенератора. Одним из «узких мест» в конструкции оказался дроссель, предназначенный для обеспечения теплогидравлической устойчивости теплообменного аппарата [1, 2].
Рис. 1. Исследование модуля ПГ РУ БН-600 со сроком эксплуатации 125 тысяч часов
На этапе технического проекта принято решение об использовании в испарителе теплообменных труб другого типоразмера. Уменьшение толщины стенки теплообменных труб исключило возможность установки дроссельных устройств в последние по скользящей посадке. В результате увеличился зазор между штуцером дроссельного устройства и теплообменной трубой на порядок. Это усугубило проблему эрозионного износа теплооб-менных труб [3] и трубной доски в местах прилегания к штуцеру дроссельного устройства. Масштабы эрозионного износа в указанных местах для парогенератора, отработавшего 125 тысяч часов, приведены на рис. 1. Эрозионному износу подвержено порядка 15 % всех теплообменных труб.
Для решения проблемы эрозионного износа проведено исследование ряда конструкций уплотнения штуцера. В итоге предложено дроссельное устройство, приведенное на рис. 2 а, б. Для исследования гидродинамики разработанного дроссельного устройства были созданы двухмерные и трехмерные виртуальные стенды в программе STAR-CD [4, 5] и проведено компьютерное моделирование его работы.
Было рассмотрено около 100 вариантов конструктивных исполнений штуцера ДУ для различных сочетаний геометрических параметров: зазора между теплообменной трубой и внешней цилиндрической поверхностью штуцера (А) и количества гребней уплотнения (n). Так же было рассмотрено
более 60 различных сочетаний А и п для варианта, когда лабиринтное уплотнение переходит в щелевое уплотнение (глубина канавки равна 0). Данные полученные в ходе расчетов сведены в диаграммы максимальных скоростей и массовых расходов в лабиринтных (рис. 3) ив щелевых (рис. 4) уплотнениях.
а)
1 - дроссель;
2 - штуцер;
3 - кольцо пружинное;
б)
4 - трубная доска;
5 - теплообменная труба;
6 - решетка прижимная.
Рис. 2. Схема дроссельного устройства
а) диаграмма максимальных б) диаграмма максимальных скоростей расходов
Рис. 3. Диаграммы максимальных скоростей и массовых расходов в лабиринтных уплотнениях
а) диаграмма максимальных б) диаграмма максимальных скоростей расходов
Рис. 4. Диаграммы максимальных скоростей и массовых расходов в щелевых уплотнениях
На поле диаграмм (рис. 3 и рис. 4) синим цветом подсвечена область допустимых значений скорости с точки зрения эрозионного износа [3] и расхода рабочего тела через уплотнение с точки зрения работоспособности дроссельного устройства [1, 2].
Расчет показал, что максимальные скорости в зазоре между штуцером и теплообменной трубой наблюдаются именно в местах наибольшего эрозионного износа последних (рис. 1). В среднем максимальные скорости и расход через лабиринтное уплотнение ниже на 30 %, чем для щелевого уплотнения. Тем не менее, при Д < 0,06 мм, данное преимущество исчезает и целесообразно применение щелевых уплотнений.
Результаты расчетов в трехмерной постановке (рис. 5) отличаются от результатов в двухмерной постановке на 3,5 %, что объясняется преобладанием эжектирующего эффекта, оказываемого основным потоком на протечки через уплотнение.
В результате выполненной работы была предложена новая конструкция дроссельного устройства. Применение дроссельного устройства предложенной конструкции (рис. 2) позволяет устранить ряд недостатков: упрощает монтаж ДУ, повышает эксплуатационную надежность работы и стабильность расходных характеристик, а также позволяет уменьшить эрозионный износ теплообменных труб.
Расчетное исследование дало возможность найти оптимальные значения п, Аи внести изменения в программу экспериментальных исследова-
ний. Выполненная работа позволила сделать ряд важных выводов о направлении оптимизации парогенератора в целом.
Рис. 5. Распределение полей скоростей в проточной части дроссельного устройства с Д = 0,07 мм, n = 15 при номинальных параметрах рабочего тела
В дальнейшем созданный виртуальный стенд будет использован для определения гидравлических характеристик ДУ для модификации конструкции с целью получения области устойчивой работы парогенератора при минимальных потерях на работу насосного оборудования.
Список литературы:
1. Морозов И.И., Герлига В.А. Устойчивость кипящих аппаратов. -Атомиздат, 1969. - 280 с.
2. Александров В.В. Теплогидравлическая неустойчивость ПГ АЭС, обогреваемых жидким натрием и методы ее предотвращения: дисс. ... канд. техн. наук. - М., 1987.
3. Ратнер А.В., Зеленский Г.В. Эрозия материалов теплоэнергетического оборудования / А.В. Ратнер, Г.В. Зеленский. - М.: Издательство «Энергия», 1966.
4. User guide, STAR-CCM+ Version 3.02.003.
5. Methodology STAR-CD: Computational Dynamics Limited, 2005.
