6.3. 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

1

2

3

n-1

n

1

Начальные (нулевые) показания приборов до опыта (рис.20)

Давление перед расходомерным соплом

мм Н2О

2

Перепад давления в расходомерном сопле

мм Н2О

3

Полное давление перед ступенью

ммН2О

4

Усилие на рычаге нагрузочного устройства (гидротормоза или индукторного тормоза) Fо

кГ

5

Угол выхода потока из РК

град

6

Барометрическое давление (статическое давление за ступенью) В=р2

мм Н2О

7

Показания приборов в процессе опыта (рис.20)

Частота вращения ротора n

об/мин

8

Полная температура воздуха перед ступенью t0*

°C К

9

Давление перед расходомерным соплом Ррм

мм Н2О

10

Перепад давления в расходомерном сопле

мм Н2О

11

Полное давление перед ступенью ром*

мм Н2О

12

Угол выхода потока из РК шк

град

13

Составляющие усилия на рычаге тормоза: Fгири Fшкал

кГ

2

3

n-1

n

14

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.

1

2

3

n-1

n

15

Вращающий момент

Н*м

16

Внутренняя мощность турбинной ступени

кВт

17

Абсолютное давление перед расходо-мерным соплом Рр=Ррм+В-рро

мм Н2О

18

Перепад давления в расходомерном сопле

мм Н2О

19

Абсолютное полное давление перед ступенью

мм Н2О

20

Угол выхода из РК

град

21

Расход воздуха через ступень

кг/с

22

Изоэнтропийный перепад энтальпий и ступени (для воздуха k=1,4;m=0,286; R=287Дж/кг·К

Дж/кг

23

Теоретическая мощность ступени Nt=Gh0*10-3

кВт

24

Относительный внутренний КПД ступени

–

25

Внутренний (использованный) перепад энтальпии в ступени

кДж/кг

26

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.
			1	2	3		n-1	n
27	Абсолютная температура в конце изоэнтропийного процесса в ступени	К
28	Удельный обьём в конце изоэнтропийного процесса в ступени	м3/кг
29	Осевая (расходная) составляющая среднерасходной скорости	м/с
30	Абсолютная скорость	м/с
31	Выходная кинетическая энергия	кДж/кг
32	Окружная составляющая скорости	м/с
33	Располагаемый изоэнтропийный перепад энтальпий в ступени hр=	кДж/кг
34	Относительный внутренний КПД с учётом полного использования выходной энергии (при =1)	–
35	Окружная скорость на среднем диаметре РК	м/с
36	Условная изоэнтропийная скорость	м/с
37	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.