3. Разработка структурной схемы стенда.

3.1. Разработка структурной схемы стенда и дифференциальной схемы участка трубопровода.

Для подачи рабочей среды (керосин) универсальный стенд должен иметь два параллельных системы подачи. Одна служит для подачи керосина низкого давления, а другая – для подачи керосина высокого давления. Следовательно, требуются система нагрева рабочей среды и рабочего тела. Для получения информации с испытательного стенда необходимо наличие измерительной системы. Эти системы и их взаимосвязи показаны в виде структурной схемы на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема стенда

4. Принципиальная схема стенда.

На рис. 4.1 представлена принципиальная схема топливной системы испытательного теплового стенда для испытания насосов – регуляторов двигателей. Испытуемый насос 1 устанавливается в специальную камеру подогрева 2, в которую подается сжатый воздух с помощью насоса 3. Нагрев воздуха производится электроподогревателем 8. Питание испытуемого насоса осуществляется с помощью двух стендовых подкачивающих насосов: насоса низкого давления 5 и насоса высокого давления 4. С помощью парового теплообменника 6 можно вести испытание изделия на подогретом топливе.

Производительность испытуемого насоса-регулятора регистрируется с помощью расходомера 9 на линии нагнетения.

Рис. 4.1. Схема топливной системы стенда испытания топливных насосов двигателей.

Обозначения элементов принципиальной схемы следующие:

1- испытуемый насос;

2 – камера подогрева;

3 – насос;

4 – подкачивающий топливный насос камеры подогрева;

5 – подкачивающий насос;

6 – подогреватель топлива;

7 – пьезометр;

8 – электронагреватель;

9 – расходомер.

5. Дифференциальная схема участка трубопровода.

Для гидравлического расчёта выделен участок трубопровода от подогревателя топлива 6 (точка А) до входа в испытуемый насос 1 (точка В).

Дифференциальная схема испытуемого участка представлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Дифференциальная схема участка трубопровода.

6. Гидравлический расчёт нагнетающего участка трубопровода.

Для гидравлического расчёта выделен участок трубопровода от точки А (подогревателя топлива) до точки Б (испытуемый насос).

Задаёмся внутренним диаметром трубопровода: =12мм=0,012м.

Скорость течения рабочей среды по трубопроводу определяется [1] в зависимости от назначения магистрали с рабочим давлением ориентировочное максимальное значение скорости движения рабочей среды составляетV=2.0 м/с.

Определение расхода рабочей жидкости:

.

(6.1)

.

Значение числа Рейнольдса:

,

(6.2)

где  – коэффициент кинематической вязкости рабочей жидкости.

Для керосина (по справочнику [1]) v=2,39 сСт = 2,39∙10^-6м²/с .

.

Сравниваем это число с критическим значением числа Рейнольдса, чтобы определить, какой тип течения имеет место быть в трубопроводе. Для круглой гладкой трубы лежит в пределах 2100 – 2300 [1]. В данном случае, следовательно, в рассчитываемом трубопроводе имеет место быть турбулентное течение рабочей жидкости.

Определяем коэффициент сопротивления. Для турбулентного течения он определяется по следующей формуле [2]:

.

(6.3)

.

Потери давления на трение по длине трубопровода (выраженные в единицах высоты столба жидкости) определяем по следующей формуле:

,

(6.4)

где L – длина рассматриваемого участка трубопровода, ;

g – ускорение свободного падения, .

.

Потери давления на трение по длине трубопровода, выраженные в единицах давления (МПа), определяем по следующей зависимости:

,

(6.5)

где – плотность керосина,.

.

Потери давления на местных сопротивлениях в общем случае находим по следующей зависимости:

,

(6.6)

где – коэффициент местного сопротивления;

n – количество местных сопротивлений одного вида на рассматриваемом участке трубопровода.

В таблице 6.1 приведены, гидравлические элементы, имеющиеся на данном участке трубопровода, а так же их количество и коэффициенты гидравлического сопротивления.

Таблица 6.1

Элемент гидросистемы	Количество на данном участке	Коэффициент гидравлического сопротивления	Справочник
Манометр	2	0,2	[1]
Тройник	2	0,1	[1]
Кран	2	0,7	[1]
Поворот под 90°	3	0,2	[1]
Фильтр	1	10,8	[1]

Рассчитываем по формуле (6.6) гидравлические потери на каждом из элементов.

Потери давления на манометре:

;

Потери давления на тройнике:

;

Потери давления на кранах:

;

Потери давления на повороте под 90°:

.

Потери давления на фильтре:

Потери давления на гидравлические сопротивления, выраженные в единицах давления, вычисляем по зависимости (6.5).

Суммарные потери давления определяем по формуле:

,

(6.7)

где – сумма потерь давления на местных сопротивлениях.

МПа

Наибольшее давление в точке “А” магистрали определяем как сумму рабочего давления и потерь по следующей формуле:

,

(6.8)

=1.532 МПа

Для расчёта толщины стенки трубы принимаю

Минимальное разрушающее давление:

,

(6.9)

где n – запас прочности, .

Находим минимальное разрушающее давление по формуле (6.9):

.

Минимальную толщину стенки трубопровода можно выразить следующим образом:

(5.10)

где - предел прочности материала.

[] =,

где n – коэффициент запаса, примем n=2;

=200МПа предел прочности материала труб; для стали 12Х18Н9Т.

МПа;

–внутренний диаметр трубопровода.

Принимаем толщину стенки s=0,4 мм [1].