Устройство и способ аэродинамического шумопоглощения в системах конденсации с воздушным охлаждением
Предложены устройство и способ шумопоглощения, обеспечивающие снижение аэродинамического сопротивления в известных устройствах, оказываемого устройством снижения давления текучей среды в широком канале. Предложенное шумопоглощающее устройство имеет, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды внутри выходного канала турбины системы конденсации с воздушным охлаждением. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Описанные здесь устройство и способ шумопоглощения представляют собой устройство и способ снижения аэродинамического сопротивления, наблюдаемого в устройстве снижения давления текучей среды в канале. Более подробно описано устройство для шумопоглощения, имеющее, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды внутри выходного канала турбины системы конденсации с воздушным охлаждением.
Предшествующий уровень техники
На современных станциях вырабатывания энергии или электростанциях применяются паровые турбины для вырабатывания энергии. На традиционной электростанции пар, вырабатываемый в котле, подается в турбину, где он расширяется по мере того, как вращает турбину для выработки электричества. При этом требуется редкий ремонт и обслуживание турбинной системы. Когда турбина выходит из строя, как правило, более экономично продолжать работу котла, нежели прекращать ее работу при ремонте турбины. Для того чтобы осуществить это, на электростанциях, как правило, оборудуются вспомогательные системы трубопроводов и клапанов, которые обходят паровую турбину и перенаправляют пар в возвратный контур, который регенерирует пар для дальнейшего использования. Вспомогательную систему трубопроводов, как правило, называют обводным контуром турбины.
Когда работает обводной контур турбины, пар, направляемый из турбины, должен быть восстановлен или превращен в воду. Для превращения пара в воду должна быть выполнена система для отвода от пара тепла парообразования, тем самым вызывая его конденсирование. Конденсатор с воздушным охлаждением часто применяется для восстановления как пара из обводного контура турбины, так и пара, выходящего из турбины. Конденсатор с воздушным охлаждением способствует отводу теплоты путем направления воздуха с низкой температурой по теплообменнику, в котором циркулирует пар. Остаточное тепло выходит из пара через теплообменник непосредственно в окружающую атмосферу.
Обычные конденсаторы с воздушным охлаждением имеют ограничения по температуре и давлению. Так как пар из обводного контура турбины или обводной пар не производил работу в турбине, его давление и температура выше, чем у пара, выходящего из турбины. В результате более высокие температура и давление обводного пара должны быть кондиционированы или снижены до входа в конденсатор с воздушным охлаждением для избежания нанесения вреда конденсатору. Охлаждающая вода, как правило, впрыскивается в обводной пар для снижения температуры пара. Для того чтобы регулировать давление обводного пара до его входа в конденсатор, используются регулирующие клапаны и, более конкретно, устройства снижения давления текучей среды, обычно называемые рассеивателями. Рассеиватели представляют собой ограничивающие устройства, которые снижают давление текучей среды путем передачи и поглощения энергии текучей среды, содержащейся в обводном паре. Обычные рассеиватели состоят из цилиндрического полого корпуса или перфорированной трубки, которую устанавливают в обводном контуре турбины. Обводной пар попадает в полый корпус и проходит при помощи рассеивателя в канал через множество пропускных каналов для текучей среды к внешней поверхности. Путем разделения входящей текучей среды на постепенно уменьшающиеся струи текучей среды с высокой скоростью рассеиватель ослабляет поток и давление входящего обводного пара и любой остаточной охлаждающей воды в рамках допустимых уровней до входа в конденсатор с воздушным охлаждением.
На электростанциях с множеством парогенераторов в выходном канале турбины устанавливается множество рассеивателей. Из-за ограничений пространства внутри канала рассеиватели в основном расположены очень близко друг к другу и могут препятствовать потоку выходящего из паровой турбины пара в конденсатор с воздушным охлаждением. Паровые турбины выполнены с возможностью выброса в специальное устройство противодавления внутри выходного канала турбины для оптимизации их работы. Противодавление внутри выходного канала турбины непосредственно относится к аэродинамическому сопротивлению или гидравлическому сопротивлению, вызываемому рассеивателями. Обычные рассеиватели, используемые на современных электростанциях, не минимизируют гидравлическое сопротивление внутри канала и впоследствии могут снизить эффективность и выходную мощность турбины.
Системы с обычными рассеивателями могут не только ограничить производительность турбины, но также повлиять на стоимость и конструкцию конденсатора с воздушным охлаждением. Например, количество турбин, используемых на электростанции, определяет размер и объем конденсатора с воздушным охлаждением, включая доступную площадь для установки рассеивателей внутри выходного канала турбины. Ограничения по противодавлению, оказываемому обычными рассеивателями в контуре конденсатора, ограничивают общее понижение тепла обводного пара, что может таким образом быть достигнуто путем увеличения размеров и стоимости всей системы конденсации с воздушным охлаждением.
Краткое описание изобретения
Настоящие устройство и способ аэродинамического шумопоглощения могут быть использованы для снижения аэродинамического сопротивления, наблюдаемого в устройстве снижения давления текучей среды, и, более подробно, описано устройство для шумопоглощения, имеющее, по меньшей мере, один рассеиватель с аэродинамическим профилем, который значительно снижает сопротивление текучей среды и противодавление в выходном канале турбины системы конденсации с воздушным охлаждением, которая может быть использована на электростанции.
В соответствии с другим объектом настоящего аэродинамического шумопоглощающего устройства аэродинамический рассеиватель собирается из составных дисков эллипсоидальной формы по продольной оси, которые образуют каналы, соединяющие множество входов с внешними выходами. Составные диски создают ограничивающие проходы для обеспечения осевого и поперечного перемешивания текучей среды при многоэтапном снижении давления, на которые снижают давление текучей среды и затем снижают аэродинамический шум внутри рассеивателя.
В соответствии с еще одним объектом настоящего аэродинамического шумопоглощающего устройства аэродинамический рассеиватель представляет собой стопку дисков с извилистыми проходами, расположенными на верхней поверхности каждого диска, собранную для создания проходов для текучей среды между входом и выходом рассеивателя. Извилистые проходы проводят поток текучей среды через рассеиватель и осуществляют снижение давления текучей среды.
Согласно другому варианту воплощения создан способ для значительного снижения аэродинамического сопротивления при помощи шумопоглощающего устройства внутри выходного канала турбины конденсатора с воздушным охлаждением.
Краткое описание чертежей
Отличительные признаки этого аэродинамического шумопоглощающего устройства считаются новыми и подробно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Настоящее аэродинамическое шумопоглощающее устройство может быть наилучшим образом понято при прочтении нижеприведенного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают идентичные элементы на нескольких чертежах, на которых:
Фиг.1А - блок-схема, иллюстрирующая обводной контур паровой турбины на обычной электростанции;
Фиг.1В - блок-схема, иллюстрирующая компоненты конденсатора с воздушным охлаждением, используемого в обводном контуре турбины с Фиг.1А;
Фиг.2А - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику шумопоглощающего устройства с тремя цилиндрическими рассеивателями;
Фиг.2В - вид сверху, иллюстрирующий аэродинамическую характеристику настоящего шумопоглощающего устройства с коллинеарной цепочкой из трех аэродинамических рассеивателей;
Фиг.3 - частичный вид в разрезе в перспективе аэродинамического рассеивателя, расположенного внутри выходного канала турбины;
Фиг.4 - пояснительный вид в перспективе аэродинамического рассеивателя, состоящего из множества чередующихся состыкованных дисков со сниженным аэродинамическим сопротивлением, достигаемым посредством придания дискам аэродинамической формы;
Фиг.5 - пояснительный вид в перспективе аэродинамического рассеивателя, состоящего из множества состыкованных дисков с извилистыми проходами для текучей среды через сечение каждого диска; и
Фиг.6 - пояснительный вид в перспективе аэродинамического рассеивателя, собранного из отдельных секторов потока и проточных секторов.
Подробное описание изобретения
Для полного понимания преимуществ настоящего рассеивателя и шумопоглощающего устройства необходимо иметь общее представление о принципах работы электростанции и, в особенности, о работе закрытого пароводяного контура электростанции. Повторное использование и сбережение котловой воды значительно снижает потребление воды на электростанции. Это особенно важно, так как многие города, расположенные в зонах засушливого климата, требуют, чтобы электростанции снижали потребление воды.
На Фиг.1А показана блок-схема обводного контура паровой турбины. Процесс вырабатывания энергии начинается в котле 10. Преобразование энергии в котле 10 вырабатывает тепло. Тепло превращает воду, накачанную из резервуара 26 для подачи воды при помощи подающего насоса 28, в пар. Резервуар 26 для подачи воды служит резервуаром для пароводяного контура. Ряд трубопроводов или труб 17 направляет пар из котла 10 для привода паровой турбины 11 для вырабатывания энергии. Вращательный вал (не показан) в паровой турбине 11 соединен с генератором 15. По мере вращения генератора 15 вырабатывается электричество. Пар 36, выходящий из турбины 11, затем проходит по выходному каналу 38 турбины в конденсатор 16 с воздушным охлаждением, где он вновь превращается в воду. Восстановленная вода 58 закачивается конденсатным насосом 22 обратно в резервуар 26 для подачи воды, таким образом замыкая замкнутый пароводяной контур для пара 36, выходящего из турбины.
В наиболее современных паровых турбинах применяется многоступенчатая конструкция для улучшения рабочей производительности станции. Так как пар используется для совершения работы, такой как вращение паровой турбины 11, его температура и давление снижаются. Паровая турбина 11, показанная на Фиг.1А, имеет три последовательные ступени: ступень 12 высокого давления (HP), ступень 13 промежуточного давления (IP) и ступень 14 низкого давления (LP). Каждая последовательная ступень турбины выполнена с возможностью использования пара с понижающейся температурой и давлением. Однако паровая турбина 11 не всегда эксплуатируется. В целях экономии работа котла 10 редко прекращается. Поэтому должны быть доступны другие средства для кондиционирования пара, когда паровая турбина 11 не работает. Как правило, для осуществления этой функции используется обводной контур 19 турбины.
В ходе различных рабочих этапов на электростанции, таких как запуск и останов турбины, обводной контур 19 турбины, как показано на Фиг.1А, окружает петлей паровую турбину, описанную выше. Как правило, на электростанциях применяются многочисленные обводные пути. В зависимости от источника пара, ступени 12 НР или ступени 13 IP, и этапа работы станции требуются различные способы для кондиционирования пара до входа в конденсатор 16 с воздушным охлаждением. Обводной путь HP, показанный на Фиг.1А, применяется при останове турбины и в достаточной мере иллюстрирует рабочие состояния, при которых требуется аэродинамическое шумопоглощающее устройство согласно настоящему изобретению. На обводном пути высокого давления обводной контур 19 турбины получает пар из трубопровода 29, который подает пар в ступень 12 НР паровой турбины 11, таким образом обходя паровую турбину 11. Например, в ходе этих периодов обслуживания впускной клапан 27 НР работает в противовес блокировочным клапанам 25а-b для перемещения пара от паровой турбины 11 непосредственно в обводной контур 19 турбины.
Обводной пар 34, входящий в обводной контур 19 турбины на обводном пути НР, как правило, имеет более высокие температуру и давление, чем температура и давление в конденсаторе 16 с воздушным охлаждением. Перепускные клапаны 21а-b используются для приема начального падения давления из обводного пара 34. Специалисту в данной области техники очевидно, что многочисленные обводные линии, как правило, питают параллельные перепускные клапаны 21а-b для обеспечения противодавления, требуемого паровой турбиной 11. Альтернативные варианты применения могут требовать одной обводной линии или могут дополняться параллельной обводной системой, показанной на Фиг.1А, в зависимости от требований для паровой турбины 11. Как правило, давление обводного пара снижается с нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм до приблизительно пятидесяти фунтов на квадратный дюйм.
Для изменения температуры обводного пара 34, выходящего из котла 10, распыляющие воду клапаны 20a-b питаются водой 33 для распыления из насоса 23 для воды для распыления. Вода 33 для распыления впрыскивается в пароохладитель 24, где распыляемая вода 33 с низкой температурой смешивается с обводным паром 34 для его кондиционирования или снижения его температуры в диапазоне нескольких сотен градусов по Фаренгейту. В процессе снижения температуры обводного пара 34 распыляемая вода 33 наиболее полно потребляется при испарении. Кондиционированный пар 35 входит в конденсатор 16 с воздушным охлаждением через трубопровод 41а-b, который проходит сквозь выходной канал 38 турбины, таким образом замыкая путь текучей среды обводного контура 19 турбины. Ступени паровой турбины выполнены с возможностью функционирования с заданным перепадом давления в каждой ступени. Перепад давления в каждой ступени предназначен для регулирования скорости ступени турбины для обеспечения оптимальной выработки электричества без повреждения паровой турбины 11. При работе турбины рассеиватель может не функционировать, хотя он все же представляет собой препятствие в выходном пути потока турбины и, следовательно, создает сопротивление выходному потоку текучей среды, оказывая влияние на противодавление в турбине.
На Фиг.1В в форме блок-схемы отображены основные компоненты конденсатора 16 с воздушным охлаждением. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар направляется через выходной канал 38 турбины, затем попадая в теплообменник 30. Как описано выше, теплообменник 30 работает как обычный радиатор. То есть, как в обычном радиаторе пар циркулирует внутри радиатора. Теплота от пара проходит через стенки радиатора и излучается в окружающую атмосферу. В конденсаторе 16 с воздушным охлаждением пар 36, выходящий из турбины, входит в теплообменник 30 непосредственно через выходной канал 38 турбины. Кондиционированный пар 35 подается в выходной канал 38 турбины через шумопоглощающее устройство 46 из паропровода 41b после его выхода из пароохладителя 24, показанного на Фиг.1А. Выходной канал 38 турбины непосредственно питает теплообменник 30. Конденсация пара внутри конденсатора 16 с воздушным охлаждением достигается путем направления воздуха 39 с низкой температурой при высокой скорости по теплообменнику 30 при помощи ряда 32 вентиляторов, который затем отводит остаточное тепло 37 из теплообменника 30 в окружающую атмосферу, вынуждая пар конденсироваться.
Как показано и описано со ссылкой на Фиг.1А, теплообменник 30 принимает пар из множества источников независимо, причем либо кондиционированный пар 35, либо пар 36, выходящий из турбины. На обводном пути НР, как показано на Фиг.1А, клапаны 25 и 27 работают таким образом, что в настоящем варианте воплощения пар 36, выходящий из турбины, и кондиционированный пар 35 одновременно не поступают в теплообменник 30, но, что очевидно для специалиста в данной области техники, это описание не должно ограничивать описываемое здесь шумопоглощающее устройство.
На Фиг.2А показан вид сверху аэродинамического взаимодействия между текучей средой, проходящей через выходной канал 38 турбины, и обычным шумопоглощающим устройством 45, выполненным в виде коллинеарного ряда из обычных рассеивателей 42а-с. Цилиндрическая конструкция обычных рассеивателей 42а-с в основном обусловлена конструкцией устройств снижения давления текучей среды или аттенюаторов, предназначенных для использования в корпусах клапанов и трубах, которые сами по себе имеют цилиндрические поперечные сечения. Эта конструкция не оптимальна для применения в выходных каналах турбины.
Специалистам в данной области техники известно, что согласно закону Бернулли давление текучей среды обратно пропорционально скорости текучей среды. Что касается потока сжимаемой текучей среды, такой как пар, проходящий по выходному каналу турбины, любые препятствия потоку пара, которые снижают скорость пара, создают соответствующее увеличение давления пара. Как упоминалось ранее, паровые турбины выполнены с возможностью разрежения заданного противодавления внутри выходного канала турбины для оптимизации их работы. Противодавление внутри выходного канала турбины напрямую связано с аэродинамическим сопротивлением или гидравлическим сопротивлением, вызываемым рассеивателями, в частности, во множестве вариантов применения рассеивателей. Цилиндрическая форма обычных рассеивателей 42а-с, как правило, максимально увеличивает площадь поперечного сечения рассеивателя, с которым встречается текучая среда по мере ее прохождения через выходной канал 38 турбины. На Фиг.2А показано разделение текучей среды при ее столкновении с рассеивателями 42а-с. Препятствие, образованное рассеивателями 42а-с, создает преграду потоку текучей среды, вызывая существенное разделение потока, как показано стрелками 50, впоследствии понижая скорость текучей среды и увеличивая давление текучей среды или противодавление выше по потоку от рассеивателей 42а-с. Существенное разделение потока, вызванное обычными рассеивателями 42а-с, вынуждает турбулентные вихревые потоки 51 контактировать с внутренними стенками 43 выходного канала 38 турбины, создавая дополнительное сопротивление текучей среды внутри потока пара, дополнительно увеличивая давление выше по потоку. Наоборот, аэродинамические рассеиватели 44а-с согласно настоящему изобретению существенно снижают сопротивление текучей среды и, следовательно, противодавление внутри выходного канала 38 турбины, как показано на Фиг.2В.
Как показано на чертеже, шумопоглощающее устройство 46 имеет коллинеарный ряд из трех аэродинамических рассеивателей 44а-с. Для существенного уменьшения противодавления внутри выходного канала 38 турбины, вызванного аэродинамическими рассеивателями 44а-с, каждый обтекаемый рассеиватель 44а-с имеет форму, подобную аэродинамическому профилю крыла самолета или гидрокрыла корабля. Передний край 53а аэродинамического рассеивателя 44а эффективно разделяет текучую среду по вытянутой боковой стенке 57а, как показано стрелками 52, обеспечивая пониженную турбулентность потока внутри выходного канала 38 турбины. Аэродинамическая форма каждого рассеивателя 44а-с снижает аэродинамическое сопротивление, позволяя текучей среде протекать, по существу, без возмущений вдоль вытянутых боковых стенок 57b-c каждого оставшегося рассеивателя 44b-с. Поток текучей среды эффективно перемещается от каждого рассеивателя 44а-с по соответствующим задним краям 54а-с, в конечном счете снова объединяясь за задним концом 54с эародинамического рассеивателя 44с, таким образом завершая восстановление давления ниже по потоку в текучей среде, проходящей в конденсатор с воздушным охлаждением. Следовательно, турбулентные вихревые потоки 51, показанные на Фиг.2А, по существу, устраняются при помощи устройства 46 для снижения шума (как показано на Фиг.2В).
При обычных применениях ограничения противодавления, вызванные рассеивателями 42а-с цилиндрического поперечного сечения, могут ограничить как отдельную пропускную способность рассеивателя, так и пропускную способность системы конденсатора с воздушным охлаждением. Пропускная способность обычного рассеивателя ограничена геометрией рассеивателя. Круговое поперечное сечение обычных рассеивателей 42а-с ограничивает располагаемую площадь потока до арки, образованной радиусом рассеивателя. Как правило, для увеличения площади потока и, следовательно, для увеличения пропускной способности высота обычных рассеивателей 42а-с должна быть увеличена. Высота обычного рассеивателя также ограничивает пропускную способность системы конденсатора с воздушным охлаждением. Специалистам в данной области техники также понятно, что рассеиватели не ограничиваются коллинеарным расположением внутри выходного канала турбины. Например, в некоторых применениях может потребоваться, чтобы множество рассеивателей было расположено в различных местах по периферии выходного канала турбины. В применении конденсатора с воздушным охлаждением с высокой пропускной способностью множество рассеивателей либо в коллинеарной, либо в периферийной конфигурации испытывает увеличенное аэродинамическое сопротивление из-за снижения открытой области поперечного сечения внутри выходного канала турбины, вызванное увеличенной высотой стопки, используемой в конструкциях обычных рассеивателей.
По сравнению с обычными рассеивателями 42а-с, показанными на Фиг.2А, аэродинамические рассеиватели 44а-с согласно настоящему изобретению обеспечивают увеличенную площадь потока по вытянутым боковым стенкам 57а-с рассеивателей 44а-с, что позволяет уменьшить общую высоту рассеивателей 44а-с. Дополнительно, уменьшенная площадь поперечного сечения, которой обладают аэродинамические рассеиватели 44а-с, согласно шумопоглощающему устройству 46 в соответствии с изобретением, дополнительно снижает аэродинамическое сопротивление на пути потока текучей среды, таким образом снижая противодавление, испытываемое турбиной 11 и, по существу, обеспечивая возможность увеличения пропускной способности конденсатора 30 с воздушным охлаждением.
Профиль аэродинамического рассеивателя зависит от его применения. Например, аэродинамические рассеиватели 44а-с имеют эллипсоидальный профиль. Предпочтительное отношение большой оси 78 к малой оси 68 эллипсоидального профиля составляет приблизительно пять к одному (как показано на Фиг.3). Для специалистов в данной области техники желательно, чтобы могли быть созданы и другие отношения и профили, не выходя за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно настоящему изобретению. Частичный вид в разрезе в перспективе с Фиг.3 иллюстрирует аэродинамическое шумопоглощающее устройство 46, расположенное внутри выходного канала 38 турбины. Шумопоглощающее устройство 46 выполнено вокруг одного аэродинамического рассеивателя 44а, расположенного внутри выходного канала 38 турбины. Как описано ниже более подробно, рассеиватель 44а создает окончательное падение давления, требуемое конденсатором с воздушным охлаждением, путем разделения потока входящей текучей среды на множество маленьких струй через множество проходов по периферии рассеивателя 44а.
В шумопоглощающем устройстве 46 аэродинамический рассеиватель 44а предпочтительно размещается по продольной оси 48 выходного канала 38 турбины для использования его минимизированной площади поперечного сечения для снижения аэродинамического сопротивления внутри выходного канала 38 турбины. Обводной пар 34, который был перемешен с распыляемой водой 33 в пароохладителе 24 (см. Фиг.1А), входит в выходной канал 38 турбины по паропроводам 41а-b. Как показано на Фиг.3, рассеиватель 44а, размещенный внутри выходного канала 38 турбины, имеет отдельный проход. Фланцы 47а-b используются для уплотнения выходного канала 38 турбины в точках прохода аэродинамического шумопоглощающего устройства 46. Аэродинамический рассеиватель 44а присоединен известным способом посредством труб 40, как показано на Фиг.3. Как здесь описано, сниженное давление обводного пара 34 обычно составляет около 50 фунтов на квадратный дюйм. Далее будут описаны более подробно некоторые варианты воплощения аэродинамического рассеивателя 44а.
На Фиг.4 показан в перспективе один вариант воплощения аэродинамического рассеивателя 144. Основной функцией аэродинамического рассеивателя 144 внутри выходного канала 38 турбины является снижение давления пара до его прохода в конденсатор с воздушным охлаждением. Как показано на Фиг.4, сектор 95 потока аэродинамического рассеивателя 144, как правило, состоит из блока из трех дисков 96b-d эллиптической формы, имеющих, по существу, одинаковый профиль и выровненных посредством направляющих отверстий 97b-d. Каждый диск 96b-d включает в себя множество впускных пазов 92b-d, множество выпускных пазов 94b-d и множество соединительных проточных пазов 99b-d внутри каждого диска. Как показано, путем выборочной ориентации дисков 99b-d вокруг центральной оси 106 создаются ряды осевых и поперечных проходов.
При работе текучая среда входит в рассеиватель 144 через впускные пазы 92b-d в полую середину 93 дисков 96b-d и протекает через проходы, созданные соединительными проточными пазами 99b-d. Ограничивающий характер проходов ускоряет текучую среду при ее прохождении через них. Пазы 99b-d образуют камеры для текучей среды внутри отдельных слоев состыкованных дисков и присоединяют впускные пазы 92b-d к выпускным пазам 94b-d, обеспечивая как осевой, так и поперечный поток внутри дисков 96b-d. Геометрия пути потока, созданная внутри рассеивателя 144, производит ступенчатые перепады давления путем подразделения потока пара на меньшие части для снижения давления текучей среды и дополнительного снижения шума путем перемешивания текучей среды внутри камер для текучей среды.
Общее число дисков, используемых в каждом рассеивателе, зависит от свойств текучей среды и физических ограничений применения, при котором будет использован рассеиватель. Шумопоглощающее устройство 46 имеет отношение площади впуска к площади выпуска приблизительно 6,5 к 1. Специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть использованы и другие отношения площади впуска к площади выпуска без выхода за рамки и сущность шумопоглощающего устройства согласно настоящему изобретению. Дополнительно, сплошной верхний диск 96а и установочная пластина 96е образуют верхнюю поверхность и донную поверхность рассеивателя 144 для направления потока текучей среды через рассеиватель 144 и обеспечения установочных устройств внутри выходного канала 38 турбины соответственно. Донная пластина 96е может включать в себя отверстие 98, которое непосредственно соединяет ее с трубой 41а для приема кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 (показанного на Фиг.1А). Диски 96b-d, верхняя пластина 96а, донная пластина 96е и труба 40 (показанные на Фиг.4) могут быть присоединены обычными способами соединения, такими как сварка, но специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть использованы и другие средства крепления.
Несмотря на то, что шумопоглощающее устройство 46 выполнено из чередующихся дисков, возможны и другие варианты воплощения. Например, извилистый путь потока может быть создан при помощи одного или более дисков, причем извилистые пути потока соединяют паз для входа текучей среды в полой середине с пазом для выхода текучей среды на периметре диска.
На Фиг.5 показан пояснительный вид в перспективе альтернативного варианта воплощения рассеивателя с одним диском для шумопоглощающего устройства согласно настоящему изобретению с использованием извилистых проходов с блокированным сектором. Рассеиватель 244 с извилистыми проходами состоит из множества дисков 203 с эллиптическим профилем, подобным профилю шумопоглощающего устройства 46. В дисках 203 преграды 220а-220f для текучей среды расположены на поверхности каждого диска 203 для создания извилистых проходов 204, которые постепенно становятся все более ограниченными. Как описано ранее, ограничители текучей среды повышают ее скорость и, следовательно, производят соответствующее снижение давления текучей среды на выходе или на стороне ниже по потоку от ограничителя. Следовательно, скорость текучей среды, входящей в извилистые проходы 204 рассеивателя 244 через впускные пазы 210, возрастает по мере прохождения текучей среды через выпускные пазы 208 для текучей среды. Давление текучей среды резко снижается на выходе текучей среды из выпускных пазов 208 для текучей среды. Подобно шумопоглощающему устройству 46, сплошная верхняя пластина 296а и донная установочная пластина 296е присоединены к верхней поверхности и донной поверхности рассеивателя 244 для направления потока текучей среды через рассеиватель 244 и обеспечения установочных приспособлений для шумопоглощающего устройства. Донная пластина 296е дополнительно включает в себя отверстие 298, которое непосредственно соединяет ее с трубой (не показана) для приема кондиционированного пара 35 из обводного контура 19 турбины (показано на Фиг.1А). Диски 203, верхняя пластина 296а и донная пластина 296е могут быть присоединены любыми известными способами, такими как сварка, но специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть использованы и другие способы крепления.
Предшествующее подробное описание было приведено лишь для облегчения понимания, и под ним не должны подразумеваться какие-либо ограничения, так как специалистам в данной области техники будут очевидны модификации. Например, аэродинамический рассеиватель может быть выполнен в виде непрерывного полого цилиндра с прямыми радиальными проходами для текучей среды. Также специалистам в данной области техники понятно, что шумопоглощающее устройство 46 может быть выполнено из чередующихся дисков, причем чередующиеся диски с отдельными дисками для потока и отдельными дисками с пазами используются для создания осевых и поперечных проходов. Дополнительно могут быть использованы и другие процессы изготовления и сборки для эффективного производства дисков внутри аэродинамического рассеивателя 344, показанного на Фиг.6. Например, отдельные сектора 300 потока и отдельные сектора 310 пазов могут быть изготовлены при помощи способов электроэрозионной обработки (EDM) и, по существу, совместно с обычными технологиями обработки, такими как лазерная сварка 320, для создания каждого отдельного диска 305а-с. Также специалистам в данной области техники понятно, что в некоторых случаях форма аэродинамического профиля может быть модифицирована от описанного здесь эллиптического поперечного сечения, не выходя за рамки и сущность конструкции рассеивателя и шумопоглощающего устройства согласно настоящему изобретению.
1. Рассеиватель, устанавливаемый внутри канала с первым потоком текучей среды, по существу, параллельным продольной оси канала, и содержащий:
корпус, имеющий внутреннюю камеру для размещения второго потока текучей среды с давлением, превышающим давление первого потока текучей среды, причем корпус имеет такую форму, чтобы иметь аэродинамический профиль при встрече с первым потоком текучей среды; и множество проходов для текучей среды, образованных в корпусе для обеспечения прохода второго потока текучей среды через камеру для входа в первый поток текучей среды с пониженным давлением.
2. Рассеиватель по п.1, в котором корпус содержит множество состыкованных дисков, выровненных по центральной оси состыкованных дисков.
3. Рассеиватель по п.2, в котором каждый диск выборочно расположен в стопке дисков для образования проходов для текучей среды, причем каждый из дисков имеет (а) пазы для входа текучей среды, частично проходящие от полого центра диска к периметру диска, (b) пазы для выхода текучей среды, частично проходящие от периметра диска к центру диска, и (с), по меньшей мере, один проточный паз, проходящий через диск для обеспечения прохода потока текучей среды из пазов для входа текучей среды в одном диске в проточные пазы в смежных дисках и в пазы для выхода текучей среды в, по меньшей мере, одном диске, при этом путь потока текучей среды разделяется на множество осевых направлений вдоль центральной оси, затем в проточных пазах на множество боковых направлений потока и затем распределяется через множество выходных пазов в, по меньшей мере, одном диске.
4. Рассеиватель по п.3, в котором проточный паз в смежном диске также обеспечивает текучей среде протекание из входных пазов для текучей среды в одном диске для соединения с многочисленными пазами для выхода текучей среды в соответствующих дисках стопки вблизи соседнего диска.
5. Рассеиватель по п.2, в котором каждый соответствующий проход для текучей среды состоит из извилистых проходов для потока, причем каждый извилистый проход для текучей среды не зависит от других при прохождении через диск.
6. Рассеиватель по п.3, в котором пазы для входа текучей среды и пазы для выхода текучей среды образованы внутри сектора потока и проточный паз образован в проточном секторе, причем сектор потока и проточный сектор соединены для образования отдельного диска.
7. Устройство для снижения шума для обводного канала турбины в конденсаторах с воздушным охлаждением, содержащее множество рассеивателей, устанавливаемых внутри канала с первым потоком текучей среды, по существу, параллельным продольной оси канала, при этом, по меньшей мере, один из множества рассеивателей содержит корпус, имеющий внутреннюю камеру для размещения второго потока текучей среды более высокого давления, так что корпус образует множество проходов для текучей среды для обеспечения второму потоку текучей среды более высокого давления прохода через камеру и входа в первый поток текучей среды внутри канала при пониженном давлении, и, по меньшей мере, один из множества рассеивателей имеет такую форму, чтобы иметь профиль, существенно уменьшающий аэродинамическое сопротивление рассеивателей.
8. Устройство для снижения шума по п.7, в котором корпус каждого рассеивателя содержит множество состыкованных дисков, выровненных по центральной оси множества состыкованных дисков.
9. Устройство для снижения шума по п.8, в котором каждый соответствующий проход для текучей среды состоит из извилистых проходов для потока, причем каждый извилистый проход для текучей среды не зависит от других при прохождении через диск.
10. Устройство для снижения шума по п.8, в котором каждый диск выборочно расположен в стопке дисков для образования проходов для текучей среды, причем каждый из дисков имеет (а) пазы для входа текучей среды, частично проходящие от полого центра диска к периметру диска, (b) пазы для выхода текучей среды, частично проходящие от периметра диска к центру диска, и (с), по меньшей мере, один проточный паз, проходящий через диск для обеспечения прохода потока текучей среды из пазов для входа текучей среды в одном диске в проточные пазы в смежных дисках и в пазы для выхода текучей среды в, по меньшей мере, одном диске, при этом путь потока текучей среды разделяется на множество осевых направлений вдоль центральной оси, затем в проточных пазах на множество боковых направлений потока и затем распределяется через множество выходных пазов в, по меньшей мере, одном диске.
11. Устройство для снижения шума по п.10, в котором пазы для входа текучей среды и пазы для выхода текучей среды образованы внутри сектора потока и проточный паз образован в проточном секторе, причем сектор потока и проточный сектор соединены для образования отдельного диска.
12. Способ снижения аэродинамического сопротивления внутри выходного канала турбины с первым потоком текучей среды, при котором располагают рассеиватель с корпусом, имеющим внутреннюю камеру и образующим множество проходов для текучей среды для приема и передачи второго потока текучей среды более высокого давления в первый поток текучей среды с регулируемой скоростью, при этом корпус имеет такую форму, чтобы создавать аэродинамический профиль при соприкосновении с первым потоком текучей среды; и устанавливают устройство для снижения шума, содержащее, по меньшей мере, один рассеиватель внутри выходного канала турбины, причем устройство для снижения шума, как правило, располагают симметрично внутри выходного канала турбины.
