Оборудование  

Научно-исследовательский комплекс экспериментальных установок по изучению газодинамических и теплофизических процессов в турбомашинах Национального технического университета "Харьковский политехнический институт"

Постановлением Кабинета Министров Украины № 665 от 27 декабря 2006 года
Научно-исследовательской комплекс экспериментальных установок кафедры внесён в Государственный реестр научных объектов, которые составляют
"Национальное достояние Украины".

    Научно-исследовательский комплекс экспериментальных установок кафедры имеет важное  научно-практическое значение для энергетики страны, т.к. включает в себя уникальное экспериментальное оборудование, с большими техническими возможностями и важным научным значением.
    Научное значение объекта определяется передовыми в Украине и в мире направлениями экспериментальных и теоретических исследований турбомашин, проводимых на его базе. Ведутся газодинамические исследования, определяющие основные принципы проектирования паровых турбин большой единичной мощности и исследования в области теплофизических проблем турбостроения, дающие возможность решать проблемы термической маневренности и эксплуатационной надежности паровых и газовых турбин.
    По своим техническим возможностям и оснащению научно-исследовательский комплекс не имеет аналогов в Украине.
    Объект включает в себя уникальное экспериментальное оборудование:

  

    Основная часть научно-исследовательского комплекса экспериментальных установок размешается в четырехэтажном здании кафедры турбиностроения, занимая площадь около 900м2. Энергетическое оборудование установлено в цокольном помещении компрессорной площадью более 1000м2.
    За время существования комплекса кафедрой турбиностроения НТУ "ХПИ" проведен большой объем экспериментальных и теоретических исследований.
    Разработаны новые высокоэкономичные ступени турбин с "обратной закруткой". Созданы новые высокоэкономичные направляющие и рабочие профили.
   В результате проведения большого объёма теоретических, конструкторских, расчётных и экспериментальных работ, выполненных ОАО"Турбоатом" и кафедрой турбиностроения НТУ "ХПИ", выработаны принципы проектирования последней ступени ЦНД, обеспечивающие её надёжность в широком диапазоне режимов эксплуатации турбины.
    Создание последних ступеней ЦНД с длинной рабочей лопатки 1030 мм для турбин с частотой вращения 3000 об/мин (используются в турбинах 220, 500 и 750 МВт) и длиной 1450 мм для турбин с частотой вращения 1500 об/мин (для турбин 500 и 1млн.КВт) совместно с работами по усовершенствованию выхлопных патрубков и оптимизации меридиальных обводов проточной части стало важным этапом в развитии отечественного турбиностроения. Рабочие лопатки последних ступеней отличаются повышенной надёжностью, экономичностью и по ряду показателей превосходят мировые образцы.
    В НТУ "ХПИ" создано новое научное направление - оптимальное проектирование проточной части осевых турбин, впервые в стране и в мире получившее свое развитие на кафедре турбиностроения. Разработаны основы теории оптимального проектирования проточной части, созданы методы определения оптимального количества ступеней в цилиндрах, выбора оптимального распределения параметров пара в проточной части, оптимальных законов закрутки направляющих и рабочих лопаток, создания новых высокоэкономичных оптимальных профилей. Комплекс исследований кафедры турбиностроения в этом направлении лёг в основу системы автоматизированного проектирования турбин ОАО "Турбоатом".
   С целью повышение к.п.д. и надежности цилиндров низкого давления проведены масштабные исследования по проблеме создания широкорежимных выхлопных патрубков.
    Обширные расчетно-теоретические и экспериментальные исследования проведены в области теплофизических проблем турбостроения с целью повышения маневренности и эксплутационной надежности турбоустановок. Проведены исследования в области теории теплопроводности, электротепловой аналогии, контактного и конвективного теплообмена на поверхностях турбинных лопаток, полотнах дисков, в лабиринтовых уплотнениях, в подшипниках скольжения, при течении двухфазного потока. Создан новый тип прибора для измерения относительного удлинения роторов турбин.
    Результаты исследований в области охлаждения элементов высокотемпературных газовых турбин широко внедрены в промышленности.
    Научные исследования на кафедре ведут 3 доктора технических наук, 16 кандидатов технических наук, 16 научных сотрудников 5 аспирантов. Исследования проводятся по бюджетной тематике и по хозяйственным договорам и ведутся по двум направлениям: экономичность и надежность парогазотурбостроения и теплофизика.
   Возможность высокоточных измерений параметров потока и мощности при проведении исследований на экспериментальных воздушных турбинах позволяет аттестовать современные методы расчета пространственных, нестационарных и вязких течений. Экспериментальные исследования моделей ступеней совместно с расчетами натурных ступеней с применением современных методов, позволят создать высокоэкономичные ступени для вновь проектируемых турбин и для модернизации турбин, находящихся в эксплуатации на электростанциях Украины. Важной задачей остаются отработка профилей сопловых и рабочих лопаток в широком диапазоне углов натекания потока, исследования течений в пограничных слоях и разработка способов управления этими течениями с целью минимизации потерь в решетках. Проведение исследования моделей последних ступеней совместно с выхлопными патрубками в широком диапазоне режимов работы даст возможность повысить экономичность паровых турбин. Важной задачей является испытание кольцевых решеток, диффузоров, сопел, переходных и выхлопных патрубков паровых и гзовых турбин с целью определения путей повышения их экономичности. Представляют практический интерес проведение исследований элементов турбомашин в крупномасштабной аэродинамической трубе при до- и сверхзвуковых скоростях потока и больших расходах рабочего тела. Продолжатся работы по моделированию сложных процессов в выходных устройствах турбин, исследованию модельных сопел и тарировке зондов при сверхзвуковых течениях. Планируется также создание экономичных ламинаризованых лопаточных аппаратов паровых и охлаждаемых высокотемпературных газовых турбин. В связи с организацией в Украине собственного производства тягодутьевых машин, широко применяемых в металлургии и энергетике, требуется проведение работ по повышению их экономичности, надежности и конкурентоспособности, что определяет необходимость проведения экспериментальных исследований с целью получения режимных характеристик этих агрегатов.
Устойчивое поступательное экономическое развитие Украины требует увеличения производства электрической энергии. В этих условиях НТУ "ХПИ", который имеет в своей структуре научно-исследовательский комплекс экспериментальных установок по изучению газодинамических и теплофизических процессов в турбомашинах, способен сыграть важную роль в научном обеспечении комплексной модернизации турбинного оборудования энергетической отрасли страны.

Кафедра приглашает к сотрудничеству все заинтересованные организации для проведения совместных разработок на хоздоговорной основе.

НТУ "ХПИ" Кафедра турбиностроения Оборудование
 
Почтовый адрес:
ул. Фрунзе, 21, Харьков, 61002, Украина,
НТУ "ХПИ", Кафедра турбиностроения
Телефон: 0 57 707 60 88 (зав. кафедрой),
0 57 707 63 11 (кафедра)
Факс:  0 57 707 63 11
E-mail:  
зав. кафедрой  aboiko@kpi.kharkov.ua
кафедральная turbine@kpi.kharkov.ua