Определениегеометрического коэффициента трехфазной электродной системы с переменным межэлектродным расстоянием
Поскольку в макетном образце предусматривалось применение углообразной электродной системы с постоянным межэлектродным расстоянием исхемой соединения «треугольник», то при составленииматематических моделей были использованы геометрический коэффициент и формула мощности, соответствующие данной электродной системе.
Как уже было отмечено, в пароводонагревателе экспериментального образца ГЭТУ использована электродная система с переменным межэлектродным расстоянием и шестью электродами, соединенными по схеме «звезда».В связис этим возникает необходимостьопределениягеометрического коэффициентаи формулу мощности для данной электродной системы.
Как показывают исследования, электрофизическиепроцессы, происходящие в электродной системес переменным межэлектродным расстоянием, отличаются качественно и количественно от тех достаточно изученных процессов, которые имеют место в электродных установках с постоянным межэлектродным расстоянием[9].
Так как процесс парообразования сопровождается с непрерывным увеличением солесодержания котловой воды и, как следствие, уменьшением ее удельного сопротивления, то для поддержания заданной мощности в процессе работы понижают уровень котловой воды соответствующим образом. Поскольку взаимодействующие электродырасположены под углом между собой, то расстояние между ними увеличивается в направлении днища корпусаот минимального значения l2 на уровне их верхних торцов до максимального значения l1 на уровне нижних торцов. Поэтому любое понижение уровня котловой воды приводит не только к уменьшению площади активных участков взаимодействующих электродов, но и к одновременному увеличению значения межэлектродного расстояния. Следовательно, в данной установке любое отклонение солесодержания котловой воды от номинального значения в сторону увеличения компенсируется одновременным уменьшением активной высоты электродов и увеличением среднего расстояния между ними. Благодаря этому, достигаетсястабилизация мощности парогенератора, а, следовательно,обеспечивается работа в номинальном режиме в широком диапазоне изменениясолесодержания котловой воды.
|
|
|
Нами рассматривается два варианта исполнения трехфазной электродной системы с переменным межэлектродным расстоянием.
Первый вариант предусматривает выполнение трехфазной электродной системы из трех углообразных электродов, изогнутых под углом 120º. Выполнение каждой стороны углообразного электрода в виде прямоугольной трапеции позволяет сконструировать электродную систему с переменным межэлектродным расстоянием.
|
|
|
Во втором варианте трехфазнаяэлектродная система выполненыиз шести углообразных электродов, изогнутых под углом 60º.
Для проектирования парогенератора, имеющего трехфазную электродную систему с переменным межэлектродным расстоянием,необходимо определить проводимость между электродами как функцию их геометрических размеров и координат, определяющих взаимное расположение электродов (рисунок 2) [24]. В этом случае проводимость 
между двумя электродами (проводимость фазы) равна:
, (1)
где 
– проводимость в одной межэлектродной зоне с учетом краевого эффекта; 
– проводимость в центральной зоне.
Известно [25], что при трехфазной электродной системе с постоянным межэлектродным расстоянием и тремя углообразными электродами проводимость в межэлектродной зоне с учетом краевого эффекта определяется по формуле:
(2)
гдеHэвысотаэлектродной системы, в данном случае она равна длине Lэлектрода, т.е. H=L;b– ширина электрода;lмежэлектродное расстояние.
1–корпус; 2–электроизоляционный экран; 3– электрод, изогнутый под углом 120º; 4центральная зона; 5– межэлектродная зона.
Рисунок 2–Трехфазная электродная система с переменным межэлектродным расстоянием и тремя углообразными электродами
|
|
|
Поскольку в рассматриваемой электродной системе ширина bизменяется от b1доb2, а межэлектродное расстояние l– от l1до l2по высоте H электродов, то,принимая во внимание формулы (2), можно записать следующее выражение дляэлементарной проводимости:
(3)
После интегрированияв пределах от 0 до hполучим:
(4)
Если h=H, топроводимость 
равна:
(5)
Здесь b1, b2длина узкого (нижнего)и широкого (верхнего) оснований трапеции (электрода), соответственно;hтекущая высота электродной системы или ее части, погруженной в нагреваемую среду; l1 и l2максимальное и минимальное расстояние между электродами, соответственно; γп.в– удельная проводимость пароводяной смесив межэлектродной зоне.
Проводимость 
в центральнойзоне определена в работе [24] с помощью метода конформного отображения:
(6)
Тогда с учетом (6) проводимость фазы будет равна:
(7)
Сопротивление фазы
,(8)
где ρпвудельное сопротивление пароводяной смеси, Ом·м;
Кг–геометрический коэффициент электродной системы с переменным межэлектродным расстоянием, состоящей из трех углообразных электродов.
|
|
|
(9)
Электрическая мощность, развиваемая трехфазным парогенератором при соединении электродов по схеме «треугольник», определяетсяпо формуле:
(10)
гдеUл– линейное напряжение.
В предлагаемом пароводонагревателе применена электродная система, выполненная из шести электродов, изогнутых под углом 60º (рисунок 3). Это способствует более эффективному использованию рабочего объема корпуса и значительному снижению напряженности электрического поля в центральной зоне, а также ступенчатому регулированию мощности установки путем переключения электродов.
Углообразные электроды электрическимогут быть соединены по схеме «двойной треугольник» или «двойная звезда». Но для парогенераторов, рассчитанных на работу на воде с низким удельным сопротивлением (до 2 Ом·м), с точки зрения их безопасности и надежности предпочтительной являетсясхема «звезда». При этом взаимодействующие электроды находятся под фазным напряжением (220 В), поэтому величина напряженности электрического поля между электродами сравнительно невысокая, что имеет важное практическое значение при низких значенияхρкотловой воды.
Поскольку в электродной системе с шестью электродами схемой соединения является «двойная звезда», то общая проводимость 
фазы в 2 раза больше, чем проводимости 
при одной «звезде».
а)б)
а-поперечный разрез;б-эквивалентная электрическая схема электродной системы; 1, 2 и 3центральная (первая), вторая и третья зоны, соответственно; 4электрод; 5корпус; 6электроизоляционный слой.
Рисунок 3 –Трехфазная электродная система с переменным межэлектродным расстоянием и шестью углообразными электродами
Следует отметить, что и в данном случае при определении проводимости 
фазы можно использовать формулу (7), но вместо tg600берется tg300.
, (11)
где
(12)
Мощность трехфазного парогенератора при соединении электродов по схеме «двойная звезда»:
, (13)
Расчеты по определению конструктивных размеров трехфазной электродной системы пароводонагревателя мощностью 25 кВт приведены в ПРИЛОЖЕНИИ В.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 663; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!