Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экспериментальное исследование и расчет элементов ступени осевого компрессора. Методические указания к лабораторным работам
.pdf
2.5.2. Рассчитать полное давление за решеткой профилей в
пяти точках (j = 1…5):
где
∆ h
*
Δ p
*
- показания дифманометра полного давления в пяти
2 j
2 j
=∆ h
*
· 10−3·ρж· g
2 j
точках, мм вод. ст..
Результаты занести в табл. 2.2.
2.5.3. Рассчитать динамическое давление за решеткой
профилей в пяти точках (j = 1…5):
где
Δ h
Δ p
- показания дифманометра динамического давления в
2 дин j
2дин j
=Δ h
·10−3· ρж· g
2 дин j
пяти точках, мм вод. ст..
Результаты занести в табл. 2.2.
2.5.4. Вычислить среднее давление полного (избыточного)
давления газа на выходе из решетки профилей:
Δ p
*
2ср
=
Δ p
*
21
+Δ p
*
+Δ p
22
5
*
+Δ p
23
2.5.5. Рассчитать среднее значение динамического давления за
решеткой профилей:
Δ p +Δ p +Δ p +Δ p +Δ p
Δ p
2дин.ср
2дин1 2дин2 2 дин3 2 дин4 2 дин5
=
5
2.5.6. Определить потери полного давления в решетке
профилей:
Δ p*=Δ p1−Δ p
*
*
2ср
2.5.7. Найти значения углов выхода потока из решетки в пяти
точках (j = 1…5):
где
α2Л=94,5°
.
α
2 j=α2Л
+δ
, град,
Результаты занести в табл. 2.2.
2.5.8. Определить угол входа потока в решетку при разных i:
где
α1Л=91 °
α1=α1Л−i
,
i=0 ° , 3° , 6° ,9 ° ,12 °
, град,
2.5.9. Найти среднее по решетке значение угла выхода потока
из решетки:
α21+α22+α23+α24+α
α
=
2ср
5
, Па,
*
+Δ p
24
, Па.
25
, Па,
*
25
.
, град.
, Па.
, Па.
21
2.5.10. Рассчитать средний угол движения потока в решетке:
2.5.11. Определить коэффициент профильного сопротивления
решетки профилей:
t¯=
t
=0,5
.
где
b
2.5.12. Найти коэффициент подъемной силы профиля:
Cy=2· t¯·(ctg α1−ctg α
2.5.13. Определить коэффициент аэродинамического качества:
2.5.14. Построить графики зависимостей
атаки i, аналогично рис. 2.3.
2.5.15. Указать оптимальную область работы решетки
профилей.
Результаты обработки эксперимента
*
=… Па.
Δ p
1
αср=0,5·
Cx=
Δ p
α1+α
(
t¯Δ p
2дин.ср
K =
*
C
C
2ср
· sinα
y
x
)
2ср
.
, град.
,
ср
)sin α
Cx,Cy, K
.
ср
от угла
Таблица 2.2
Расчетные
значения
*
,
Δ p
2
1 2 3 4 5
i=
Па
Δ p
2дин
,
Па
α
,
2
град
C
= …,
x
C
=…, K=….
y
Аналогичные таблицы заполняются для всех углов атаки.
22
2.6. Вопросы для самоподготовки
2.6.1. Что такое элементарная ступень?
2.6.2. Что такое плоская прямолинейная решетка профилей?
2.6.3. Что такое угол атаки i ?
2.6.4. Что такое угол отставания потока газа δ ?
2.6.5. Что такое след за профилем и почему он возникает?
2.6.6. От каких параметров профиля и режимов течения газа
зависят величины коэффициентов подъемной силы
профильного сопротивления
С
?
х
2.6.7. Назовите аэродинамические характеристики плоской
решетки профилей?
2.6.8. Что такое статическое, полное, и динамическое
давления?
2.6.9. Что такое абсолютное и избыточное давления? Какое из
этих давлений измеряется в данной лабораторной работе?
2.6.10. Расскажите о конструкции трехканального зонда. Какие
давления можно замерить с помощью этого зонда?
С
и
y
23
Лабораторная работа 3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА И СЕТИ
Цель работы: экспериментальное определение характеристик
осевого компрессора и сети, ознакомление с методикой проведения и
обработки экспериментов.
3.1. Теоретические положения
Осевые и центробежные компрессоры имеют динамический
способ сжатия газа, поэтому их называют турбокомпрессорами.
Турбокомпрессор 1 (рис. 3.1) работает совместно с
потребителями сжатого газа, т.е. с нагнетательной сетью 2 и
всасывающей сетью 3.
Сетью называется совокупность всех устройств, через которые
проходит газ, подаваемый компрессором или всасываемый в
компрессор. Нагнетательная сеть 2 состоит из газопровода 4 с
регулирующей арматурой 5 (дроссели, задвижки) и может содержать
газоохладители 6, сосуды 7 и различные аппараты 8 - потребители
сжатого газа.
Рис. 3.1. Турбокомпрессор, нагнетательная и всасывающая сети
Подавляющее число турбокомпрессоров работает в
нагнетательном режиме, т.е. потребитель газа и основные аппараты
находятся в нагнетательной сети. Поэтому всасывающая сеть 3
значительно проще и состоит обычно из газопроводов 9 и
регулирующей арматуры 10.
Характеристиками турбокомпрессора или ступени компрессора
называют зависимости конечного давления pк , КПД и мощности от
расхода при постоянной частоте вращения и при постоянной
характеристике всасывающей сети. В данной работе рассматривают
24
только одну характеристику: зависимость конечного давления pк от
расхода mс , которая называется напорной характеристикой. На рис. 3.2
показаны напорные характеристики турбокомпрессора (цифры 1, 2, 3,
4, 5) при различных частотах вращения. По оси абсцисс вместо
массового расхода mc, кг/с может быть отложен объемный расход Vн,
м3/с или коэффициент расхода, который записывают:
ϕ=cвх/u
ϕ2r=c2r/u
- для осевого компрессора;
к
,
Φ0=4 Vн/(π D2u2)
2
2
- для центробежного
компрессора;
где свх, м/с - скорость при входе в осевой компрессор; u
к,
м/с -
окружная скорость на периферии рабочего колеса компрессора; c2r, м/с
- радиальная скорость в сечении 2; u2, м/с - окружная скорость на
наружном диаметре рабочего колеса центробежного компрессора , D
м; Vн, м3/с - объемный расход при входе в центробежный компрессор
(начальное сечение).
По оси ординат вместо конечного давления - pк, Па, можно
отложить отношение давлений Пк=pк/pн, где pн, Па - начальное
давление, или политропный напор l
, Дж/кг, или коэффициент напора,
пол
который для центробежного и осевого компрессора записывают
соответственно
ψ=l
пол/u2
2
,
ψ=l
пол/uк
2
.
2,
Таким образом, напорную характеристику компрессора строят в
координатах
pк−m
,
с
Пк−Φ
pк−V
, ψ−ϕ , ψ−ϕ2r,
0
l
,
н
пол−mс
,
Пк−ϕ
,
ψ−Φ
Пк−ϕ
.
0
,
2r
Характеристикой сети называют связь между расходом газа
3
м
и величиной давления pк ,
c
через сеть
mc,
кг
с
или
VH,
необходимого для обеспечения этого расхода. Сопротивление сети
зависит от транспортных (путевых) и местных потерь, которые
возрастают с увеличением расхода газа, а также от потерь у
потребителя. В большинстве случаев характеристика нагнетательной
25
сети, т. е. зависимость потерь давления в сети от расхода газа через эту
сеть, представляет собой кривую, близкую к квадратичной параболе.
Рис. 3.2. Характеристики турбокомпрессора и сети:
1-5 — напорные характеристики турбокомпрессора при различных
частотах вращения; 6-10 — характеристики нагнетательной сети при
различных положениях задвижки; 11 — характеристика всасывающей
сети
На рис 3.2. цифрами 6, 7, 8, 9, 10 обозначены характеристики
нагнетательной сети.
26
На нагнетательной сети устанавливают дроссель, с помощью
которого изменяют местное сопротивление путем уменьшения
проходного сечения. Такое регулирование сети называют
дросселированием на нагнетании. При этом изменяется
характеристика сети. Точка пересечения характеристики компрессора 3
с характеристикой сети 6 (точка А на рис. 3.2.) определяет режим
работы машины на сеть и называется рабочей точкой. При
уменьшении проходного сечения дросселя характеристика сети
изменяется: была характеристика 6 стала 7. Поэтому рабочая точка
перемещается из точки А в точку Б. Таким образом, изменяя
положение задвижки-дросселя на нагнетании, можно получить ряд
рабочих точек А, Б, В, Г, Д и по ним построить характеристику
турбокомпрессора. Изменяя частоту вращения компрессора, можно
получить рабочие точки К, М, В, Н, И и построить характеристику
нагнетательной сети.
3.2. Описание экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки представлена на рис 3.3.
Воздух из атмосферы всасывается в торцевую диафрагму 1, затем по
газопроводу 2 и конфузору 3 подводится к осевому шестиступенчатому компрессору 4. Диафрагма 1 и трубопровод 2 в
совокупности представляют собой всасывающую сеть с постоянной
характеристикой. На выходе из компрессора установлена кольцевая
сборная камера 5. Нагнетательная сеть состоит из газопровода 6,
задвижки (дросселя) 7 и диффузора 8, предназначенного для
постепенного уменьшения скорости воздуха, выбрасываемого в
помещение.
Привод осевого компрессора осуществляется от
электродвигателя постоянного тока 10 через упруго-пальцевую муфту
9. Регулируя величину тока, подаваемого к статору электродвигателя и
на его обмотку возбуждения, можно плавно изменять частоту
вращения компрессора от 500 до 1500 об/мин. Частота вращения
замеряется с помощью магнито- индукционного тахометра 11,
состоящего из датчика ДТЭ-1 и измерителя ИТЭ-1.
27
Рис. 3.3. Схема экспериментальной установки
В данной работе предусмотрено определение только напорной
характеристики осевого компрессора. При этом измерение расхода
осуществляется с помощью торцевой диафрагмы 1. Перепад давлений
на диафрагме Δhд измеряется дифманометром 12 (рис. 3.3). На входе в
компрессор и на выходе из него производится отбор статического
давления со стенок статора. Для повышения точности получаемых
результатов отбор давления в каждом сечении осуществляется в 2-3
точках по окружности статора с последующим манометрическим
осреднением. Избыточное давление на входе в компрессор Δh
определяется по дифманометру 13, а давление на выходе из
компрессора ∆hк замеряется по дифманометру 14.
3.3. Техника безопасности
3.3.1. К проведению эксперимента студенты допускаются
только после собеседования с преподавателем по описанию
лабораторной установки и правилам проведения эксперимента.
28
вс
3.3.2. Запуск, регулирование и останов компрессора выполняет
лаборант или преподаватель. Необходимо строго соблюдать порядок
пуска и остановки компрессора.
3.3.3. Студентам запрещается самостоятельно проводить
эксперимент, а также включать или регулировать работу установки без
разрешения преподавателя.
3.3.4. Запрещается близко подходить к всасывающему
отверстию торцевой диафрагмы, а также приближать к нему руки или
предметы.
3.4. Порядок проведения работы
3.4.1. Замерить температуру воздуха в помещении tа, 0C.
Результат занести в таблицу 3.1.
3.4.2. Замерить барометрическое давление В, мм рт.ст.
Результат занести в таблицу 3.1.
3.4.3. Полностью открыть дроссель 7 (рис. 3.3.) на
нагнетательном трубопроводе (рис. 3.3), установив задвижку дросселя
в точку А (рис. 3.2.)
3.4.4. Запустить компрессор и довести частоту вращения до
=1000 об/мин. Запуск, регулирование и останов компрессора
n
выполняет лаборант или преподаватель.
3.4.5. Замерить по дифманометрам избыточные давления на
входе в компрессор Δhвс и на выходе из компрессора ∆hк , а также
перепад давлений на диафрагме Δhд. Результаты занести в таблицу 3.1.
3.4.6. Задвижку дросселя установить последовательно в точки
Б, В, Г, Д (рис. 3.2). В каждой точке провести замеры по п. 3.4.5.
3.4.7. Задвижку дросселя установить точку В (рис. 3.2).
Установить последовательно значения частоты вращения 500, 750,
1000, 1250, 1500 об/мин. При каждой частоте замерить избыточное
давление на выходе из компрессора ∆hк и перепад давлений на
диафрагме ∆hД . Результаты занести в таблицу 3.2.
3.4.8. Уменьшить частоту вращения и выключить
электродвигатель.
29
3.5. Обработка результатов эксперимента
3.5.1. Пересчитать значение барометрического давления
, Па,
где
ρpт=13600 кг/ м
pВ=В⋅10−3⋅ρрт⋅9,81
3
- плотность ртути.
3.5.2. Рассчитать абсолютную температуру газа в помещении
Tа=tа+273
, K.
3.5.3. Определить плотность воздуха в помещении, полагая, что
она равна плотности воздуха перед диафрагмой
p
В
=ρ
RT
a
.
где R=287,3 Дж/
ρа=
(кг⋅К)
ρ
д
,
д
3.5.4. Вычислить постоянную величину
,
Д
где
диафрагмы;
A=1,11⋅α0⋅βкр⋅d2⋅√ρ
α0=0,6
β
Re
- исходный коэффициент расхода торцевой
- поправка на коэффициент расхода, учитывающая
влияние числа Рейнольдса (для данной установки принимается
= 1,0);
d=0,155 м - диаметр диафрагмы.
3.5.5. Вычислить перепад давлений на диафрагме в Па для всех
экспериментов
β
R e
Δ pД=Δ hд⋅10−3ρж⋅9,81
30
, Па,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]