Лабораторная работа № 3

Цель работы-установить зависимость аэродинамических параметров от величины расхода. По результатам работы составляются таблицы опытных данных, строятся графики.

Общее сведения

Испытания проводятся на стенде типа «камера всасывания» рис. 2. Используя данный аэродинамический стенд, замеряются момент на валу, обороты, статическое давление в расходомерном коллекторе и в успокоительной камере.

Первым обязательным этапом работы является заполнение протокола рабочей схемы (рис. 10) и протокола испытаний (рис. 11 а и б) вентилятора.

Рабочая схема отображает тип вентилятора, его габариты, установочные радиусы r_уст и углы установки θ_к подвижных, и неподвижных лопаточных венцов, длины L венцов и цилиндрических вставок до и после вентилятора. Диаметр стандартного рабочего колеса модели D_к = 700 мм, диаметры коллектора D_кр и корпуса D_корп, относительный диаметр втулки ν = , средний зазор между лопатками колеса и корпусом должен составлять 1 мм.

Рис. 10 – Аэродинамическая схема вентилятора

В протоколе испытаний до эксперимента записываются данные по атмосфере, расчетные параметры, геометрические параметры коллектора стенда, информация по дополнительным элементам (если таковые имеются). Также указывается тип эксперимента, номер протокола и дата провидения.

Данные по атмосфере замеряются поверенным прибором, данные которого заносятся в протокол (графа атмосфера). Определяется среднее значение температуры t замеряющийся в камере до и после эксперимента, а затем рассчитывается поправка плотности . Значение влажности обычно мало изменяется, поэтому в расчете не будет учитываться. Влажность в помещении сильно изменяется при резких перепадах температуры -25 или +30 в этом случае параметр будет влиять на эксперимент и его необходимо учитывать.

Расчетные параметры записываются для классификации ступени (слабо или высоко- нагруженная). Под дополнительными элементами обозначаются элементы сети. До начала эксперимента жидкостные уровни на манометре центрируются и записываются нулевые значения h_k0 и h_s. Подключается пневмотрасса к штуцеру на разрежение на обоих манометрах для расхода и статики. Информация о манометрах записывается после проведения эксперимента.

Рис. 11 а –Протокол испытаний вентилятора (характеристика)

Рис. 11 б – Протокол испытаний вентилятора (поля параметров потока)

Нулевой момент определяется координатами , (заданы в протоколе). Таким образом, сняв 6 - 8 точек, строят в координатах имея различные числа оборотов вентилятора ₀₀ и соответствующие нагрузки моменты , получают в координатах , отрезок прямой, который продолжают до пересечения с осью и находят искомую величину (рис. 12)

Рис. 12 –Определение нулевого момента

Эксперимент характеристика начинается с того, что устанавливается рабочий режим, который достигается установкой необходимых оборотов, затем открывается до предела дроссель, а вентилятором наддува устанавливается режим максимального расхода, т.е. когда статическое давление находится близко к нулевому значению. Определяется максимальный перепад по расходу и затем, закрывая с выбранным шагом дроссель, проходим до режима минимального перепада по расходу (прямой ход). Достигнув его, возвращаемся к режиму максимального расхода, при этом построив «обратный» ход так, чтобы выбранный шаг находился посередине значений «прямого». Таким способом удается избегать неверных замеров в области разрыва характеристики, рис 6. Во время эксперимента в протокол заносятся значения h_k, h_s, M и n.

Порядок проведения работы:

1. Ознакомиться с устройством аэродинамической камеры и манометров; проверить их готовность к работе. Подсоеди­нить их при помощи резиновых шлангов к манометру и проверить герме­тичность соединений.

2. Измерить температуру в лаборатории t_н; зафиксировать началь­ные уровни в отсчетных коленах манометров (h_0к и h_0s) и включить аэродинамическую камеру.

3. Определить нулевой момент.

4. После выхода камеры на режим установившегося течения в рабо­чей части записать соответствующие показания микроманометров (h_к и h_s), а затем используя вентилятор наддува (при полностью открытом дросселе) установить на манометре измеряемого статического давления нулевое значение или близкое к нему (режим максимального расхода).

5. Разбить шкалу значений на равные отрезки (10 мм) изменить условия работы аэродинамической камеры при помощи дросселя, при которых возросло бы (или, наоборот, уменьшилось) измеряемое давление и осуществить замеры на обоих манометрах h_к иh_s.На рабочей ветке вентилятора замеряется 20 точек на оставшейся части 10 точек. В области разрыва замеряются 4 – 8 дополнительных точек в зависимости от глубины гистерезиса.

6. После завершении эксперимента повторно измерить температуру в лаборатории t_н; зафиксировать началь­ные уровни в отсчетных коленах манометров (h_0к и h_0s) и выключить аэродинамическую камеру.

7. По экспериментальным данным рассчитать и построить графики аэродинамических характеристик представляемых в виде зависимостей безразмерных коэффициентов статического и полного давления ψ_s, и мощности λ, а также статического КПД установки η_s и полного КПД η от коэффициента производительности φ. Пример построения характеристики показан на рис. 13.

Статическое давление h_k и h_s измеряется с помощью спиртовых манометров (рис. ) и рассчитывалось по формуле:

(45 а)

(45 б)

где i – наклон манометра, – нулевое показание при данном наклоне, – тарировочный коэффициент, – поправка на изменение плотности, – ускорение свободного падения, – плотность спирта.

Объемный расход определяется из разрежения в коллекторе по формуле:

(46)

Затрачиваемая мощность определяется по моменту на валу по формуле:

(47)

где - нулевой момент, который также определяется выше из эксперимента, а – угловая скорость и а=0.102/100 – поправочный коэффициент датчика момента.

Рис. 13 Аэродинамическая характеристика вентилятора