Файл: Лабораторная работа "Исследование рабочего процесса в проточной части центробежного компрессора".doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 62
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
Минимально допустимое значение коэффициента скорости min определяется из условия
. Из данного неравенства следует, что
,
где пред соответствует полной потере потенциальной энергии давления.
При малых значениях скорости потока, когда можно пренебречь сжимаемостью среды, определение нижнего предела значений коэффициента
упрощается. Из сравнения двух формул для полного давления:
,
получим выражение
, (А)
откуда после замены по уравнению неразрывности для несжимаемого течения скорости за рабочим колесом на входную скорость относительного движения
и введения в формулу (А) критической скорости звука имеем окончательное неравенство:
.
По функции
находим приведенную радиальную составляющую скорости потока в относительном движении
Основными элементами установки исследования лабораторного турбостартера ТКС-48Э являются турбостартер 2 (рис. 3.1), расходомерное устройство 5…7, блок дроссельной заслонки 8…10, блок силового питания 11, пульт управления с блоком управляющего питания 12…18.
Рис. 3.1. Общая схема установки испытания турбостартера:
1 – электростартер СТ–115; 2 – турбостартер ТКС–48Э; 3 – датчик частоты вращения
ротора турбостартера; 4 – переходник; 5 – конфузор; 6 – расходомерная труба;
7 – выходной диффузор; 8 – электропривод дроссельной заслонки; 9 – дроссельная
заслонка; 10 – датчик угла установки дроссельной заслонки; 11– блок силового
электропитания; 12 – приборная доска пульта управления; 13 – амперметр (А);
14 – вольтметр (В); 15 – цифровой индикатор частоты вращения (об/мин);
16 – шестиканальный датчик температуры ТЕРМОДАТ (оС); 17 – индикатор
угла открытия дроссельной заслонки; 18 – пультовая панель ручного управления.
Схема проточной части, препарирования и геометрические размеры элементов компрессора лабораторного турбостартера ТКС–48Э приведены в приложении 1.
Расходомерное устройство состоит из конфузора 5, расходомерной трубы 6, выходного диффузора 7. Расход определяется с помощью измерения перепадов между атмосферным давлением и статическим и полным давлениями в мерном сечении трубы 6. Статическое давление измеряется в четырех точках и самоосредняется в общей измерительной магистрали. Полное давление для замера отбирается из 16 точек в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Внутренний диаметр мерной трубы 79,8 мм. Давление торможения, как и статическое, осредняется естественным образом в общем коллекторе. Необходимое для расчетов значение температуры торможения измеряется за компрессором турбостартера (прил. 1, рис. 3.3?).
Питание электродвигателя турбостартера (штатного электростартера СТ–115) – постоянный ток напряжением до 27 В, формируемый силовым блоком питания 11 из трехфазного напряжения переменного тока. В силовом
блоке предусмотрено тиристорное управление, с помощью которого, в частности, ограничивается выходное напряжение значением не более 10 В. Это сделано для защиты электростартера 1 от тепловых перегрузок и повышения длительности его работы. В штатном режиме электрозапуска ТКС–48 длительность работы электростартера не может превышать 55 с при максимальном напряжении питания 27 В. В лабораторном режиме эксплуатации длительность непрерывной работы определяется ограничением на рабочую температуру СТ–115. Температура ограничения устанавливается на шестиканальном датчике температуры 16 пульта управления. Для замера температуры электростартера выделены первый и второй каналы. Устанавливать температуру ограничения выше 80 оС запрещается, поскольку это приведет к выходу строя СТ–115 при неконтролируемой длительности работы. Для контроля за работой электростартера и определения потребляемой электрической мощности на пульте управления размещены амперметр 13 и вольтметр 14. При достижении температуры ограничения осуществляется автоматическое отключение силового питания, сопровождаемое включением лампочки сигнализации о перегреве на пультовой панели ручного управления (рис. 3.2). Для восстановления рабочего состояния пульта управления требуется выключить
Р
Рис. 3.2. Пультовая панель
ручного управления
егулирование режима работы турбостартера по частоте вращения осуществляется с помощью резистора (см. рис. 3.2) управления выходным напряжением силового блока питания. Частота вращения (об/мин) измеряется индуктивным датчиком 3 (см. рис. 3.1) и регистрируется по цифровому индикатору 15. Выводить турбостартер на частоту вращения более 9000…10000 об/мин не рекомендуется. Расход через компрессором задается с помощью дроссельной заслонки 9. Угол установки заслонки з = 90 град соответствует максимальному открытию выходного сечения (минимальному дросселированию). При з = 0 град выходное сечение полностью закрыто, расход воздуха определяется только величиной радиального зазора между дроссельной заслонкой и ее корпусом. Угол установки измеряется датчиком 10 и фиксируется с помощью стрелочного указателя 17. При полностью открытой заслонке и ручном управлении работой установки и регистрацией параметров нежелательно устанавливать частоту вращения более 6000 об/мин, так как в противном случае из-за максимальной потребляемой мощности произойдет слишком быстрое автоматическое отключение силового питания, вызванное перегревом электростартера.
hi = hi – h0.
Схема препарирования не позволяет экспериментально определить параметры потока во всех расчетных сечениях, поэтому методика обработки результатов измерения предусматривает использование теоретического анализа и статистических данных экспериментальных исследований в области газоаэродинамики лопаточных машин.
Для оценки погрешности определения расчетных величин F = f (x, y, z) необходимо пользоваться общей формулой расчета относительных погрешностей:
.
Например, для критической скорости потока
,
а для вычисляемого по газодинамической формуле расхода
.
Абсолютные погрешности измерения величин:
Средняя точность размеров при изготовлении:
3.4.1. Расчет по результатам измерений
Перевод измеренных величин в международную систему измерений
1. Атмосферное давление pн = 13,56Bg (Па), где 13,56 – среднее значение плотности ртути в комнатных условиях, B – измеренное с помощью барометра-анероида атмосферное давление (мм рт. ст.), g = 9,8065 м/с2 – ускорение свободного падения.
Погрешность измерения атмосферного давления, Па
.
2. Температура торможения перед компрессором
и за компрессором 
Минимально допустимое значение коэффициента скорости min определяется из условия
. Из данного неравенства следует, что ,где пред соответствует полной потере потенциальной энергии давления.
При малых значениях скорости потока, когда можно пренебречь сжимаемостью среды, определение нижнего предела значений коэффициента
упрощается. Из сравнения двух формул для полного давления: ,получим выражение
, (А)откуда после замены по уравнению неразрывности для несжимаемого течения скорости за рабочим колесом на входную скорость относительного движения
и введения в формулу (А) критической скорости звука имеем окончательное неравенство: .По функции
находим приведенную радиальную составляющую скорости потока в относительном движении3.4. Описание лабораторной установки
Основными элементами установки исследования лабораторного турбостартера ТКС-48Э являются турбостартер 2 (рис. 3.1), расходомерное устройство 5…7, блок дроссельной заслонки 8…10, блок силового питания 11, пульт управления с блоком управляющего питания 12…18.
Рис. 3.1. Общая схема установки испытания турбостартера:
1 – электростартер СТ–115; 2 – турбостартер ТКС–48Э; 3 – датчик частоты вращения
ротора турбостартера; 4 – переходник; 5 – конфузор; 6 – расходомерная труба;
7 – выходной диффузор; 8 – электропривод дроссельной заслонки; 9 – дроссельная
заслонка; 10 – датчик угла установки дроссельной заслонки; 11– блок силового
электропитания; 12 – приборная доска пульта управления; 13 – амперметр (А);
14 – вольтметр (В); 15 – цифровой индикатор частоты вращения (об/мин);
16 – шестиканальный датчик температуры ТЕРМОДАТ (оС); 17 – индикатор
угла открытия дроссельной заслонки; 18 – пультовая панель ручного управления.
Схема проточной части, препарирования и геометрические размеры элементов компрессора лабораторного турбостартера ТКС–48Э приведены в приложении 1.
Расходомерное устройство состоит из конфузора 5, расходомерной трубы 6, выходного диффузора 7. Расход определяется с помощью измерения перепадов между атмосферным давлением и статическим и полным давлениями в мерном сечении трубы 6. Статическое давление измеряется в четырех точках и самоосредняется в общей измерительной магистрали. Полное давление для замера отбирается из 16 точек в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Внутренний диаметр мерной трубы 79,8 мм. Давление торможения, как и статическое, осредняется естественным образом в общем коллекторе. Необходимое для расчетов значение температуры торможения измеряется за компрессором турбостартера (прил. 1, рис. 3.3?).
Питание электродвигателя турбостартера (штатного электростартера СТ–115) – постоянный ток напряжением до 27 В, формируемый силовым блоком питания 11 из трехфазного напряжения переменного тока. В силовом
блоке предусмотрено тиристорное управление, с помощью которого, в частности, ограничивается выходное напряжение значением не более 10 В. Это сделано для защиты электростартера 1 от тепловых перегрузок и повышения длительности его работы. В штатном режиме электрозапуска ТКС–48 длительность работы электростартера не может превышать 55 с при максимальном напряжении питания 27 В. В лабораторном режиме эксплуатации длительность непрерывной работы определяется ограничением на рабочую температуру СТ–115. Температура ограничения устанавливается на шестиканальном датчике температуры 16 пульта управления. Для замера температуры электростартера выделены первый и второй каналы. Устанавливать температуру ограничения выше 80 оС запрещается, поскольку это приведет к выходу строя СТ–115 при неконтролируемой длительности работы. Для контроля за работой электростартера и определения потребляемой электрической мощности на пульте управления размещены амперметр 13 и вольтметр 14. При достижении температуры ограничения осуществляется автоматическое отключение силового питания, сопровождаемое включением лампочки сигнализации о перегреве на пультовой панели ручного управления (рис. 3.2). Для восстановления рабочего состояния пульта управления требуется выключить
Р
Рис. 3.2. Пультовая панель
ручного управления
егулирование режима работы турбостартера по частоте вращения осуществляется с помощью резистора (см. рис. 3.2) управления выходным напряжением силового блока питания. Частота вращения (об/мин) измеряется индуктивным датчиком 3 (см. рис. 3.1) и регистрируется по цифровому индикатору 15. Выводить турбостартер на частоту вращения более 9000…10000 об/мин не рекомендуется. Расход через компрессором задается с помощью дроссельной заслонки 9. Угол установки заслонки з = 90 град соответствует максимальному открытию выходного сечения (минимальному дросселированию). При з = 0 град выходное сечение полностью закрыто, расход воздуха определяется только величиной радиального зазора между дроссельной заслонкой и ее корпусом. Угол установки измеряется датчиком 10 и фиксируется с помощью стрелочного указателя 17. При полностью открытой заслонке и ручном управлении работой установки и регистрацией параметров нежелательно устанавливать частоту вращения более 6000 об/мин, так как в противном случае из-за максимальной потребляемой мощности произойдет слишком быстрое автоматическое отключение силового питания, вызванное перегревом электростартера.
3.5. Порядок выполнения работы
hi = hi – h0.
3.6. Методика обработки экспериментальных данных
Схема препарирования не позволяет экспериментально определить параметры потока во всех расчетных сечениях, поэтому методика обработки результатов измерения предусматривает использование теоретического анализа и статистических данных экспериментальных исследований в области газоаэродинамики лопаточных машин.
Для оценки погрешности определения расчетных величин F = f (x, y, z) необходимо пользоваться общей формулой расчета относительных погрешностей:
.Например, для критической скорости потока
,а для вычисляемого по газодинамической формуле расхода
.Абсолютные погрешности измерения величин:
-
температура: T = ±0,5 К; -
перепад давлений: p = ±14,7 Па (h = ±1,5 мм вод. ст.); -
атмосферное давление: B = ±0,25 мм рт. ст.; -
частоты вращения: n = ±100 об/мин.
Средняя точность размеров при изготовлении:
-
линейных: R = ±10–4 м; -
угловых: = ±10–2 град.
3.4.1. Расчет по результатам измерений
Перевод измеренных величин в международную систему измерений
1. Атмосферное давление pн = 13,56Bg (Па), где 13,56 – среднее значение плотности ртути в комнатных условиях, B – измеренное с помощью барометра-анероида атмосферное давление (мм рт. ст.), g = 9,8065 м/с2 – ускорение свободного падения.
Погрешность измерения атмосферного давления, Па
.2. Температура торможения перед компрессором
и за компрессором