3. Описание лабораторной установки.

Для выполнения лабораторной работы используется часть турбинного стенда, описание которого помещено в работе [ 1 ]. На рис. 4 показан участок напорного трубопровода 5, в котором установлена стандартная расходомерная диафрагма 6, пневмометрические трубки 1, 2, измеряющие перепад давления на диафрагме, трубки 3, 4, измеряющие статическое и полное давление в сечении трубопровода. Указанные трубки соединены резиновыми шлангами с верхними концами соответствующих стеклянных трубок Р₁, Р₂, Р₃, Р₄на манометрическом щите 7. Трубки манометрического щита присоединены к емкости с водой 8. По уровню воды в стеклянных трубках рассчитывается давление рабочего тела в трубопроводе. Уровень жидкости в трубке Р_Оявляется нулевым и соответствует атмосферному давлению.

Рабочим телом в установке является воздух, нагнетаемый электровоздуходувкой ЭВ2. Воздуходувка состоит из центробежного вентилятора 9, который приводится во вращение электродвигателем 10. Запуск и остановка электродвигателя осуществляется с помощью магнитного пускателя 11 и кнопочного поста 12. Магнитный пускатель подсоединен к электрической сети трехфазного тока 380 в, 50 гц. Расход воздуха в трубопроводе регулируется клапаном К3.

4. Порядок выполнения работы.

Работа на установке производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации турбинного стенда [1]. Перед началом работы все клапаны стенда должны быть закрыты. Подготовив протокол испытаний, кнопкой “Пуск” включают воздуходувку ЭВ2. В течение времени выхода вентилятора на установившийся режим работы следует не отходить от кнопочного поста и быть готовым к немедленному выключению электродвигателя кнопкой “Стоп” в случае появления в установке посторонних шумов и вибрации.

Убедившись в нормальной работе установки, открывают клапан К1, направляющий воздух из напорного трубопровода через стенд для продувки плоских решеток турбинного профиля в помещение. Постепенно открывая клапан К3, записывают для каждого из семи положений клапана отсчет уровня жидкости в трубках манометрического щита h₀, h₁... h₄и температуру воздуха в трубопроводе.

Закончив замеры уровней, выключают кнопкой “Стоп” воздуходувку ЭВ2, записывают величину атмосферного давления Ра, внутренний диаметр трубопровода и расходомерной диафрагмы.

5. Обработка результатов измерений.

Обработку результатов опыта начинают с вычисления статического и динамического давления в сечении трубопровода, а также перепада давления на расходомерной диафрагме по формулам:

Р_ст = Р_а + _ж g ( h₀ - h₃ ) [ Па ] (16)

Р_д = _ж g ( h₃ - h₄ ) [ Па ] (17)

Р = _ж g ( h₂ - h₁ ) [ Па ] (18)

где _ж - плотность жидкости в манометре,кг/м³;

g- ускорение силы тяжести, м/с²;

h₀ , h₁ ... h₄ - отсчеты уровня жидкости в соответствующих трубках манометрического

щита, м.

Плотность воздуха в трубопроводе определяется по уравнению состояния идеального газа :

где R - газовая постоянная, равная для воздуха 287 дж/кг·К;

Т - абсолютная температура воздуха, К.

По результатам замера внутреннего диаметра трубопровода D и расходомерной диафрагмы d по формулам (4, 5) находят площади сечения трубопровода F₁ и диафрагмы F₀, а также отношение (d/D)².

Для малых чисел М без учета сжимаемости скорость воздуха на оси трубопровода V₀определяют по формуле (15). Затем по скорости V₀и диаметру D, пользуясь формулой (10), вычисляют число Рейнольдса Re_D. Зная число Re_D, и отношение (d/D)², можно определить по графику (рис.5) коэффициент расхода нормальной расходомерной диафрагмы.

Рис.5. Коэффициент расхода диафрагмы.

Рис.6. Нормальная расходомерная диафрагма.

Расход воздуха в зависимости от перепада давления на диафрагме определяют по формуле (12). В наших опытах в связи с незначительным перепадом давления поправка на сжимаемость принимается равной 1 .

Для определения расхода воздуха по замерам давления пневмометрическими трубками необходимо вычислить среднюю скорость потока в трубопроводе V_ср, которая отличается от скорости в ядре потока V. Альтшуль А. Д. [3] предлагает для этого следующую зависимость :

Расход воздуха определяется по формуле:

G =  V_ср F₁ кг/с (21)

Обработка результатов опыта проводится обоими способами для каждого из семи режимов. Результаты расчетов сводятся в таблицу. По результатам расчетов строятся графики G = f (Р).