Методика проведения эксперимента и обработки
Опытных данных
1. Изучить устройство экспериментальных стендов для исследо-
вания различных моделей турбинных ступеней на воздухе в изолиро-
ванных условиях и при совместной работе в отсеках с прилегающими входными, переходными и выходными патрубками (см. рис.2-4).
2. Измерить и записать в табл. 4 конструктивные параметры исследуемой модели турбинной ступени.
3. Собрать (проверить) схему измерений при испытаниях одноступенчатой экспериментальной воздушной турбины (рис.20).
4. Записать в табл.5 начальные (нулевые) показания приборов (п.1-5) и барометрическое давление B, мм (п.6).
5. Проверить наличие воды в напорной линии и открыть краны подачи воды в камеры нагрузочного тормоза до полного их заполнения.
6. Проверить закрытие воздушной задвижки перед ресивером (за последним в группе вентилятором).
7. Установить стопорную заслонку перед расходомерным соплом в положение «Открыто».
8. Включить масляный насос системы смазки эксперименталь-
ной воздушной турбины.
9. Включить последовательно вентиляторы №1; №2; №3. При этом вентилятор №2 включать после набора полных оборотов венти-
лятором №1 (по характерному установившемуся звуку). Вентилятор №3 включается аналогично за вентилятором №2.
Если в испытании используются две группы вентиляторов, то
включение второй группы производится после полного включения первой в таком же порядке.
Таблица 4
Основные геометрические (конструктивные) параметры модели турбинной ступени
Наименование физической величины | Обозначение единицы физической величины | Числовые значения | |
на рк | |||
Диаметры средней окружности d1, d2 | мм | ||
Длины (высоты) лопаток l1, l2 | мм | ||
Шаги решёток t1, t2 | мм | ||
Числа лопаток в решётках Z1, Z2 | шт | ||
Углы выхода потока из решёток ![]() ![]() | град | ||
Площади проходного сечения решёток f1, f2 | м2 | ||
Коэффициенты скорости решёток ![]() ![]() | |||
Диаметр расходомерного сопла ![]() | мм | ||
Опытные коэффициенты при определении расхода воздуха а1 и а2 | - | ||
Длина рычага тормоза L | м |
10. После включения всех вентиляторов согласно программе испытаний через 2…3 мин открыть задвижку перед ресивером для наполнения последнего воздухом с повышенным давлением. Одновременно необходимо, регулируя подачу воды в гидротормоз (силу тока в катушке возбуждения в индукторном тормозе), сохранять минимально возможную частоту вращения ротора порядка об/мин (контроль по показаниям тахометра ТСФУ (рис.20).
Таблица 5
Результаты измерений и обработки опытных данных
№ п/п | Наименование физической величины и формула для её определения | Обозначе- ние едини- цы физичес- кой величи- ны | № режима работы ступени | ||||||||||||||
n-1 | n | ||||||||||||||||
Начальные (нулевые) показания приборов до опыта (рис.20) | Давление перед расходомерным соплом ![]() | мм Н2О | |||||||||||||||
Перепад давления в расходомерном сопле ![]() | мм Н2О | ||||||||||||||||
Полное давление перед ступенью ![]() | ммН2О | ||||||||||||||||
Усилие на рычаге нагрузочного устройства (гидротормоза или индукторного тормоза) Fо | кГ | ||||||||||||||||
Угол выхода потока из РК ![]() | град | ||||||||||||||||
Барометрическое давление (статическое давление за ступенью) В=р2 | мм Н2О | ||||||||||||||||
Показания приборов в процессе опыта (рис.20) | Частота вращения ротора n | об/мин | |||||||||||||||
Полная температура воздуха перед ступенью t0* ![]() | °C К | ||||||||||||||||
Давление перед расходомерным соплом Ррм | мм Н2О | ||||||||||||||||
Перепад давления в расходомерном сопле ![]() | мм Н2О | ||||||||||||||||
Полное давление перед ступенью ром* | мм Н2О | ||||||||||||||||
Угол выхода потока из РК ![]() | град | ||||||||||||||||
Составляющие усилия на рычаге тормоза: Fгири Fшкал | кГ | n-1 | n | ||||||||||||||
Усилие на рычаге тормоза ![]() | кГ | ||||||||||||||||
Продолжение табл.5
№ п/п | Наименование физической вели- чины и формула для её опреде- ления | Обозначе- ние едини- цы физичес- кой величи- ны | № режима работы ступени. | ||||||
n-1 | n | ||||||||
Вращающий момент ![]() | Н*м | ||||||||
Внутренняя мощность турбинной ступени ![]() | кВт | ||||||||
Абсолютное давление перед расходо-мерным соплом Рр=Ррм+В-рро | мм Н2О | ||||||||
Перепад давления в расходомерном сопле ![]() | мм Н2О | ||||||||
Абсолютное полное давление перед ступенью ![]() | мм Н2О | ||||||||
Угол выхода из РК ![]() | град | ||||||||
Расход воздуха через ступень ![]() | кг/с | ||||||||
Изоэнтропийный перепад энтальпий и ступени ![]() | Дж/кг | ||||||||
Теоретическая мощность ступени Nt=Gh0*10-3 | кВт | ||||||||
Относительный внутренний КПД ступени ![]() | – | ||||||||
Внутренний (использованный) перепад энтальпии в ступени ![]() | кДж/кг | ||||||||
Энтальпия в конце изоэнтройпийного процесса в ступени (рис.17) ![]() | кДж/кг | ||||||||
Окончание табл.5
№ п/п | Наименование физической вели- чины и формула для её опреде- ления | Обозначе- ние едини- цы физичес- кой величи- ны | № режима работы ступени. | |||||
n-1 | n | |||||||
Абсолютная температура в конце изоэнтропийного процесса в ступени ![]() | К | |||||||
Удельный обьём в конце изоэнтропийного процесса в ступени ![]() | м3/кг | |||||||
Осевая (расходная) составляющая среднерасходной скорости ![]() | м/с | |||||||
Абсолютная скорость ![]() | м/с | |||||||
Выходная кинетическая энергия ![]() | кДж/кг | |||||||
Окружная составляющая скорости ![]() | м/с | |||||||
Располагаемый изоэнтропийный перепад энтальпий в ступени hр= ![]() | кДж/кг | |||||||
Относительный внутренний КПД с учётом полного использования выходной энергии (при ![]() ![]() | – | |||||||
Окружная скорость на среднем диаметре РК ![]() | м/с | |||||||
Условная изоэнтропийная скорость ![]() | м/с | |||||||
Характерический коэффициент ![]() |
11. С помощью дистанционно управляемой задвижки перед ресивером установить полное давление перед моделью турбинной ступени по заданию руководителя (на уровне 1200…1500 мм
).
12. Прогреть турбину при в течение 5…6 мин для стабилизации параметров. В этот период установить такое соотношение подачи воды в тормоз и слива ее из тормоза, при котором обеспечивается надежный отвод теплоты, поглощаемой тормозом при работе турбины. Исключить возможность закипания воды в тормозе.
13. Регулируя подачу и слив воды в гидротормозе (силу тока в катушке возбуждения индукторного тормоза), установить 10…12 режимов по частоте вращения последовательно в диапазоне от об/мин до
об/мин
об/мин. При каждом установившемся режиме исполнители испытаний на своем рабочем месте должны одновременно по сигналу руководителя зарегистрировать показания соответствующих приборов и записать их в табл.5 (п.8-13).
14. В процессе опыта по п.13 на режиме необходимо быть особенно внимательным. В случае превышения частоты вращения ротора турбины более 5000 об/мин срочно закрыть стопорную заслонку, освободив трос ее привода, и выключить вентиляторы в обратной последовательности (№3; №2; №1).
15. По завершении операции п.14 установить режим с первоначальной частотой вращения путем полного заполнения водой камер гидротормоза (или посредством увеличения силы тока в катушке возбуждения индукторного тормоза) и выполнить полный комплекс замеров (табл.5, п.8-13). Эти данные сверить с данными, полученными в начале испытаний в режиме
.
16. Закрыть задвижку перед ресивером и затем включить венти-
ляторы в последовательности №3, №2 и №1, выключить масляный насос и прекратить подачу воды в тормоз.
17. После полной остановки турбины проверить нулевые показания приборов и сверить их с полученными перед испытаниями
(табл.5, п.п.1…6.). В случае расхождения этих данных испытания
следует провести заново.
18. Для каждого из режимов, при которых выполнены соответствующие замеры параметров, обработать опытные данные по методике, представленной в виде табл. 5 (п. 14-37).
19. По результатам обработки опытных данных построить следующие графические зависимости физических величин от характеристического коэффициента x = u/C0:
а) и
;
б) и
;
в) и
;
г) ,
,
,
.
20. Проанализировать результаты опытного определения полученных зависимостей и сделать выводы.