Используя данные протокола испытаний, построить график распределения заторможенного избыточного давления за решеткой по шагу (рисунок 2). По данным таблицы 2 заполняем таблицу 3.
Таблица 3 - Распределения давления и осреднение давления по шагу
xi | мм | ||||||||||||||
Δxi | мм | ||||||||||||||
P1изб.i | Па | ||||||||||||||
P1изб.i Δxi | Па.мм |
Среднее давление за решеткой , Па;
SΔxi = t, мм.
Коэффициент скорости, профильный КПД решетки,
коэффициент потерь и число Re
Коэффициент скорости ,
профильный КПД решетки ;
коэффициент профильных потерь ;
среднее давление в решетке (абсолютное) ,Па;
плотность , кг/м3;
скорость потока за решеткой , м/с;
коэффициент кинематической вязкости n1= , м/с2;
число Рейнольдса .
Содержание отчета
Отчет должен содержать основные расчетные формулы, описание и схему установки, протокол с результатом испытания и соответствующим графическим построением и результатами расчетов.
1.9. Контрольные вопросы
1. Что называется коэффициентом скорости, и что он характеризует?
2. Чем обусловлены профильные и концевые потери?
3. От чего зависит коэффициент скорости?
4. Перечислить основные элементы опытной установки.
1.10. Научно-исследовательская работа студентов
1. Пользуясь литературными источниками, опишите современные аэродинамические трубы, применяемые для продувок решеток профилей, обратив особое внимание на конструктивные решения, позволяющие проводить исследования при различных углах атаки, шаге и высоте лопаток.
2. Объясните выбор параметров потока в упомянутых трубах.
3. Дайте подробное описание зондов, применяемых при аэродинамических исследованиях, методики их тарировки и тарировочных стендов.
4. Обоснуйте методику обработки результатов продувок решетки профилей при около- и сверхзвуковых скоростях.
5. Измерьте в процессе эксперимента распределение давления по шагу в нескольких сечениях по высоте лопатки за решеткой, постройте графики распределения давления.
6. Проведите испытания при различных давлениях перед решеткой и постройте зависимость коэффициента скорости от числа Рейнольдса.
Время лабораторной работы 2 часа.
2. Лабораторная работа №2
«Исследование режимов работы одноступенчатой турбины»
Цель работы
Цель работы: закрепление студентами теоретических знаний и получение практических навыков по контролю параметров функционирования турбины на режимах работы, снятию экспериментальных данных, их обработке и построению графика зависимости эффективного КПД (he) от характеристики ступени (n).
Теоретическое обоснование
Эффективный КПД турбины учитывает потери механические и внутренние. К последним в нашем случае относятся потери на окружности (в соплах, на рабочих лопатках и с выходной скоростью), а также потери на трение диска о воздух и на протечки. Потери на окружности, а в конечном итоге и эффективный КПД зависят от характеристики
u/ с1t ,
где u – окружная скорость на среднем диаметре облопачивания,
с1t – теоретическая скорость выхода воздуха из соплового аппарата.
Эффективный К.П.Д. определяется как отношение полезной мощности турбины к энергии воздушного потока
he = NT/(G H0),
где NT – мощность турбины, Вт;
G – секундный массовый расход, кг/с;
H0 – удельная располагаемая энергия ступени, Дж/кг.
Мощность турбины
NT = M w = 2p n P l ,
где n – частота вращения ротора турбины, с-1;
P – усилие на рычаге взвешивающего устройства гидротормоза, Н;
l = 0,615 м – плечо взвешивающего устройства.
С учетом последнего NT = 3,86 n P , Вт.
Секундный массовый расход воздуха находиться с помощью диафрагмы, расположенной на воздушной магистрали от нагнетателя к турбине и вычисляется по выражению:
,
где - плотность воздуха перед диафрагмой, кг/м3;
- абсолютное давление (статическое) воздуха перед диафрагмой, Па;
- избыточное давление (статическое) воздуха перед диафрагмой, Па;
- атмосферное давление, Па;
- температура воздуха перед диафрагмой, К;
R = 287,2 Дж/(кг К) - газовая постоянная воздуха;
- перепад давления на диафрагме, Па.
Удельная располагаемая энергия ступени при скоростях воздуха менее 100 м/с может вычисляться по выражению
,
где - полное избыточное давление воздуха на входе в ступень (в успокоительном баке), Па;
- статическое избыточное давление за турбиной, Па.
Последнее в нашем случае равно нулю.
- средняя плотность воздуха в ступени, кг/м3;
- среднее для ступени давление, Па;
- статическое избыточное давление на входе в ступень (ввиду малой величины скоростного напора в успокоительном баке принимается равным );
T - средняя для ступени температура, К; принимается приближенно равной То;
То - температура воздуха на входе в ступень (в успокоительном баке), К.
Скорость (теоретическая) на выходе из соплового аппарата определяется по формуле:
,
окружная скорость рабочих лопаток на среднем радиусе:
.
Описание установки
Установка (рисунок 3) состоит из одноступенчатой турбины, гидротормоза, нагнетательного трубопровода и соответствующей контрольно-измерительной аппаратуры. Турбина приводится во вращение сжатым воздухом, получаемым от дизель-компрессора и работает на выхлоп в атмосферу.
Основными узлами турбины являются успокоительный бак, поворотный корпус, направляющее и рабочее колесо, выхлопной патрубок.
Проточная часть турбины состоит из направляющего аппарата и рабочего колеса. Осевое расстояние между кромками лопаток может изменяться от 0,5 до 40 мм.
Зазор между бандажом и направляющим аппаратом при одном и том же положении рабочего колеса может варьироваться с помощью вставных колец, прикрепляемых к сопловому ободу. Корпус турбины имеет горизонтальный разъем.
Ротор турбины расположен консольно и опирается на шариковый опорно-упорный и роликовый опорный подшипник.
Средний диаметр рабочего колеса dср=281 мм.
Высота лопаток l р =29 мм, лопатки постоянного сечения по высоте.
Мощность, развиваемая рабочим колесом, поглощается гидротормозом, соединенным с валом турбины муфтой.
Для аварийной остановки машины предусмотрен ручной ленточный тормоз.
С другого конца вала гидротормоза приводится во вращение электрический датчик оборотов.
К гидротормозу подводится из бака вода, уровень которой поддерживается в баке постоянным.
1- воздухопоровод, 2 - термометр, 3 – диафрагма, 4 – бак успокоительный, 5 – термометр, 6 – трубка полного давления, 7 – воздушная турбина, 8 – гидротормоз,
9 – трубопровод водяной, 10 – весы, 11 датчик оборотов, 12 – тормоз ручной
Рисунок 3 - Схема опытной установки
Проведение измерений
Полное давление и температура перед направляющим аппаратом замеряется с помощью жидкостного манометра и ртутного термометра. Давление воздуха в трубопроводе и его расход меняются с помощью заслонки.
Число оборотов турбины изменяется путем различного наполнения гидротормоза и измеряется дистанционным тахометром, усилие на рычаге гидротормоза определяется с помощью весов.
Расход воздуха определяется по параметрам воздуха перед диафрагмой и перепаду давления на ней.
2.5. Протокол испытаний
Результаты измерений и расчетов заносятся в протокол.
Таблица 4 – Протокол испытаний
|
Наименование
Обоз.
Ед.
изм.
Режимы работы
2
3
4
5
5
6
7
8
Дата: 2019-02-02, просмотров: 262.