Osoby do kontaktu:
prof. dr hab. inż. Sławomir Dykas
dr inż. Krystian Smołka
Instalacja tunelu parowego mieści się w budynku Hali Maszyn Cieplnych znajdującego się przy ul. Zimnej Wody 9. Została ona zaprojektowana do prowadzenia badań w warunkach odpowiadających rzeczywistym przepływom pary przez wieńce łopatkowe ostatnich stopni turbin kondensacyjnych. W skład instalacji wchodzi szereg maszyn i urządzeń, a najważniejsze z nich to kocioł parowy Velox z urządzeniami pomocniczymi, stacja redukcyjno - schładzajaca, układ próżniowy ze skraplaczem, chłodnia kominowa oraz komora pomiarowa. Para wytwarzana w kotle podawana jest do stacji redukcyjno – schładzającej w celu uzyskania wymaganych parametrów pary zasilającej tunel. Wymagane za tunelem podciśnienie utrzymywane jest przez układ próżniowy.
Głównym celem konstruktorów tunelu parowego była budowa stanowiska badawczego umożliwiającego studiowanie przepływów pary wodnej przez różne układy dyszowe i palisady profili łopatkowych. Stanowisko to jest uniwersalnym narzędziem do badań przepływu pary w szerokim zakresie temperatur, ciśnień i wilgotności. W szczególności służy ono do badań zjawisk występujących w ostatnich stopniach turbin parowych, związanych z przepływami okołodźwiękowymi pary mokrej.
Obecna konstrukcja tunelu to wynik wieloletnich badań i doświadczeń. Konstrukcja i wykonanie instalacji wymagały jak najlepszego zintegrowania z istniejącym obiegiem turbiny parowej. W ostatecznej wersji, uwzględniając warunki lokalizacji tunelu, wykorzystano w całości kocioł Velox wraz z urządzeniami pomocniczymi (pompa obiegowa i sprężarka gazu komunalnego, stacja redukcyjna) oraz znaczną część rurociągów parowych wraz z armaturą. Kocioł Velox charakteryzuje się dobrą manewrowością, zapewniając stabilne parametry pary przegrzanej o wartościach nominalnych ciśnienia p do 1,5 MPa i temperatury t do 300°C. W celu otrzymania próżni za tunelem pomiarowym zastosowano układ skraplacza z wykorzystaniem strumienicy wodnej, zarówno ze względu na prostą instalację i obsługę, jak i ze względów ekonomicznych. Pożądane parametry pary uzyskuje się dzięki zastosowaniu stacji redukcyjno-schładzającej tuż przed tunelem. Para wodna o parametrach p0 = 0,6 MPa, T0 = 525K przepływa z kotła Velox przez rurociąg i kierowana jest do stacji redukcyjno-schładzającej gdzie jej temperatura oraz ciśnienie są regulowane do pożądanej wartości poprzez wtrysk skroplin we współprądzie.
1) Zawór regulacyjny. 2) By-pass. 3) Zasuwa odcinająca na kanale pomiarowym. 4) Zasuwa odcinająca na by-passie. 5) Dysza Witoszyńskiego. 6) Komora pomiarowa. 7) Układ kierujący przepływ na wylocie. 8) Smoczek do wytwarzania próżni w kondensatorze. 9) Rurociąg łączący smoczek z kondensatorem. 10) Zawór bezpieczeństwa na kondensatorze. 11) Kondensator. 12) Rurociąg ssawny układu chłodzenia kondensatora. 13) Przepustnica do regulacji przepływu pary. 14) Układ schładzania pary. 15) Zbiornik kondensatu. 16) Układ pomiarowy poziomu kondensatu. 17) Pompa do układu schładzania pary. 18) Rurociąg tłoczny układu chłodzenia kondensatora. 19) Zawór odcinający. 20) Pompa do wody zasilającej smoczek. 21) Pompa układu chłodzenia kondensatora. 22) Pompa kondensatu. 23) Pompa kondensatu – pompuje kondensat do zbiornika wody zasilającej kocioł.
W KMiUE od wielu lat prowadzone są badania zjawisk niestacjonarnych w przepływach. Badania te rozwijano w oparciu o różne techniki eksperymentalne z użyciem sond termoanemometrycznych, pneumatycznych, bezkontaktowej metody Laserowej Anemometrii Dopplerowskiej (LDA) oraz wysokoczęstotliwościowych przetworników ciśnienia (HFPT). Zbudowane systemy pomiarowe umożliwiają komputerową akwizycję danych. Równolegle z prowadzonymi eksperymentami opracowano metody analizy danych eksperymentalnych, zarówno w czasie rzeczywistym, jak i post-processingu. Sondowanie trójwymiarowego, niestacjonarnego pola przepływu pozwala określić: poziom turbulencji, parametry śladu pozałopatkowego, straty przepływu, analizować zjawiska periodyczne i losowe występujące w przepływie.
W laboratorium tunelu parowego zastosowano następujące techniki pomiarowe:
- pomiary ciśnień w obszarze palisady z użyciem wysokoczęstotliwościowych przetworników ciśnień;
- wizualizacja przepływu z użyciem szybkiej kamery video (metoda Schlieren) zsynchronizowana z pomiarami ciśnień;
- pomiary wszystkich istotnych paramentów pracy badawczego tunelu parowego z jednoczesną rejestracją i wizualizacją wyników skomputeryzowanym systemem pomiarowym;
- pomiary wraz z akwizycją wybranych parametrów instalacji kotła, turbiny parowej i skraplacza, generatora elektrycznego oraz chłodni kominowej.
W przedstawionym laboratorium obecnie prowadzone są badania eksperymentalne obejmujące:
- badania przepływu pary mokrej przez proste dysze.
- opracowanie sondy do pomiaru fizycznych parametrów pary mokrej, w tym temperatury, ciśnienia, wilgotności oraz średniej wielkości kropli.
- badania przepływu pary mokrej przez palisady profili łopatkowych.
