17549

Испытания приводного центробежного компрессора

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Лабораторная работа №4 Испытания приводного центробежного компрессора 1. Стенд приводного центробежного компрессора На стенде рис.1 установлен центробежный компрессор предназначенный для высотного наддува бензинового авиационного поршневого двигателя самолёта...

Русский

2013-07-04

470 KB

12 чел.

Лабораторная работа №4

Испытания приводного центробежного компрессора

1. Стенд приводного центробежного компрессора

На стенде (рис.1) установлен центробежный компрессор, предназначенный для высотного наддува бензинового авиационного поршневого двигателя самолёта типа «Супер-аэро». Это типичный приводной надувочный компрессор для поршневого двигателя для низкого уровня наддува. Низкий уровень форсирования компрессора по частоте вращения и по Пк делает его относительно безопасным в работе при частых испытаниях для учебно-лабораторных задач.  Компрессор имеет следующие параметры:

Наружный диаметр рабочего колеса: 150мм.

Тип рабочего колеса: полуоткрытое с осевым входом, вращающимся входным направляющим аппаратом и радиальными лопатками на выходе.

Число ступеней (последовательно установленных рабочих колес): 1.

Тип диффузора: безлопаточный.

Частота вращения рабочего колеса на номинальном режиме :

17000 об/мин.

Производительность компрессора максимальная: 0.2 кг/с

Степень повышения давления (максимальная):1,2

Рис. 1 .Схема стенда для снятия характеристики компрессора: 1 – компрессор: 2– мультипликатор; 3 – электродвигатель; 4 – весы; 5 –рычаг для передачи усилия от корпуса двигателя на чашку весов; 6 – тахометр; 7 – подшипник; 8,9 – дроссельные заслонки: 10 – термометр, 11– барометр; 12 манометр (водяной пьезометр) на нагнетании; 13 – вакуумметр (водяной пьезометр) сопла;  14 – расходомерное сопло;

При работе поршневого двигателя вращающий момент передавался ротору компрессора через повышающий планетарный редуктор (мультипликатор) с передаточным числом 1:6,7. Редуктор имеет встроенное устройство, разобщающее связь между ротором компрессора и валом двигателя при остановке последнего.

На лабораторном стенде (рис.1) компрессор приводится в действие электродвигателем постоянного тока 3, позволяющим плавно изменять обороты ротора во время испытаний. Разобщающее устройство в редукторе 2 заблокировано, поэтому остановка приводного электродвигателя должна выполняться с плавным уменьшением его частоты вращения во избежание повреждения деталей компрессора и их соединений.

3.1.1. Описание установки. Компрессор 1 приводится в действие электродвигателем 3, который закреплен на фундаменте таким образом, что его корпус может вращаться в опорах относительно оси ротора. Угол поворота корпуса электродвигателя вокруг оси ротора ограничивается упорным рычагом 5, передающим усилие на тарелку весов 4. По величине усилия Рвес на длине рычага l определяется крутящий момент на валу электродвигателя (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема мотор-весов

Воздух в компрессор 1 поступает через специальное сопло 14, служащее для определения производительности компрессора. С этой целью в узкой части сопла измеряется разрежение hс с помощью вакуумметра 13 (на стенде для этого используется водяной пьезометр).

Воздух из компрессора поступает в напорный трубопровод. Непосредственно за компрессором установлены датчики статического давления, служащие для определения избыточного давления нагнетания. Это давление на установке измеряется с помощью манометра 12 (водяного пьезометра), по которому определяют величину избыточного водяного столба hн. Вблизи датчиков давления установлены датчики температуры (термопары).

По напорному трубопроводу воздух поступает в емкость, имитирующую впускную систему двигателя. На трубопроводе между компрессором и емкостью, на малом расстоянии от среза нагнетательного патрубка компрессора,  установлена первая дроссельная заслонка 9, а на выходе из емкости установлена вторая дроссельная  заслонка 8.

Стенд оборудован устройством для плавного регулирования частоты вращения электродвигателя. Частота вращения ротора электродвигателя  измеряется электротахометром индукционного типа 6.

2.Запуск и обслуживание компрессора.

Стенд оборудован системой циркуляционной смазки редуктора компрессора. Перед началом испытаний смазочное масло должно быть прогрето до 40…50 °С. Запуск компрессора осуществляется после включения масляного насоса и стабилизации давления смазывающего масла. Изменение частоты вращения должно    выполняться  очень плавно во избежание  перегрузок в узлах компрессора и  редуктора.

Примечание. Конструкция стенда не является типовой и не имитирует реальных  условий эксплуатации изучаемого объекта, которые имело бы смысл изучать или обеспечивать на учебных занятиях. Поэтому запуск и остановка компрессора на стенде выполняются учебным мастером.

3. Испытания центробежного приводного компрессора.

Целью испытаний данного компрессора на лабораторных работах является получение фрагментов его характеристики, которая представляет собой систему зависимостей

Пк=f(G, ni), ηад = f(G, ni),

где Пк - степень повышения давления; ηад - адиабатный КПД компрессора; G - расход воздуха; ni - частота вращения ротора.

Схематический вид характеристики компрессора дан на рис.3.

Кроме фрагментов характеристики представляют интерес зависимости Nк = f(G, ni),

где  Nк – потребляемая мощность. Схематический вид таких зависимостей показан на рис. 4.

Энергетическая часть характеристики

Расходно-напорная часть характеристики

Рис.3. Составные части характеристики центробежного компрессора: n1> n2> n3

Рис.4.Схематический вид зависимость мощности компрессора от расхода и частоты вращения: n1> n2> n3

Кроме определения названных выше данных, для студентов представляет значительный интерес определение таких параметров компрессора, как его полная внутренняя работа Li, показатель политропы сжатия n, значение удельных газодинамических потерь энергии ΔLr. Все эти параметры должны вычисляться по результатам экспериментального исследования. Соответствующие графики могут быть построены или нет, в зависимости от точности определения рассматриваемых параметров (по усмотрению преподавателя).

Снятие характеристики компрессора в полном объеме требует больших затрат времени, поэтому для каждой бригады испытателей выделяется определённый объем испытаний, ограниченный получением зависимостей при одной или двух заданных частотах вращения ротора.

При постоянной частоте вращения ротора n должно быть организовано не менее четырех режимов по значению расхода воздуха G. Чтобы построить экспериментальную кривую при минимальном числе точек, необходимо получить их на равноудаленных друг от друга расстояниях (приблизительно) в выбранной системе координат.

Способ обеспечения режимов, при которых изменение величин расходов воздуха для экспериментальных точек  будет соответствовать рекомендованному выше, ясен из следующих соображений. Чтобы установить режим, соответствующий точке 4 (рис.4), необходимо полностью открыть заслонку 8 на выходе из накопительной ёмкости компрессора при фиксированном значении n.

Рис.4. Желательное расположение опытных точек на фрагменте расходно-напорной характеристики компрессора

При этом положении заслонки и установленном значении частоты вращения ротора двигателя ni  могут быть определены все параметры, указанные в таблице 1, и соответственно установлено значение показаний вакуумметра (пьезометра) hс4 на расходомерном сопле. Внимание! Заслонка 9 в нагнетательном трубопроводе компрессора (рис.1) при снятии всех точек характеристики фиксируется в полностью открытом положении.  

Режим, соответствующий точке 1 (начало помпажа), устанавливается при тех же оборотах путем медленного закрывания заслонки 8 (рис.1) до появления помпажных явлений. Чтобы точно установить расход, соответствующий началу помпажных явлений, операцию медленного закрывания заслонки производят несколько раз с последующим быстрым открыванием для полного и эффективного устранения помпажа. После того, как граница помпажа установлена надежно, заслонку закрепляют для выдержки режима № 1, и после его стабилизации заносят в таблицу 1 значения всех указанных в ней параметров, включая показания вакуумметра hс1 на расходомерном сопле.

Для получения точек 2 и 3 с желательным удалением от соседних по величине расхода воздуха следует предварительно вычислить те значения перепадов  на расходомерном устройстве hс, которые затем должны быть установлены путем регулирования положения заслонки при организации режимов № 2 и № 3.

Если число точек равно i, то можно записать для точки с номером x (порядок нумерации, как на рис.4):

4. Полный объём и порядок выполнения действий при проведения испытаний следующий.

1. Установить расход воздуха, соответствующий границе помпажа при заданной частоте вращения. Выдержать время, необходимое для стабилизации режима. Стабилизация режима может контролироваться по температуре воздуха на нагнетании. Постоянство этой температуры в течение 3 мин позволяет считать режим установившимся. Выполнить замеры всех параметров, приведенных в таблице измерений  и занести их в таблицу (табл.1).

2. Установить максимальный расход воздуха через компрессор (заслонка 8 полностью открыта) при той же частоте вращения,   стабилизировать режим. Выполнить замеры всех параметров, приведенных в таблице измерений  и занести их в таблицу (табл.1).

3. Используя известные значения   перепадов давления на расходомерном устройстве для двух выполненных режимов, рассчитать перепады hс для оставшихся режимов. Число  режимов задается преподавателем.  (По умолчанию число режимов по расходу воздуха обычно принимается равным 4).

4. Установить один из расчетных  перепадов давлений на  расходомерном    устройстве, стабилизировать режим при заданной  частоте вращения. Выполнить замеры всех параметров, приведенных в таблице измерений  и занести их в таблицу (табл.1). Далее установить следующий расчетный перепад и т.д.

5. Установить вторую заданную частоту вращения и повторить пункты 1…4 для этой частоты.

5. Вычисление определяемых параметров.

5.1. Определение степени повышения давления компрессора Пк

Степень повышения давления компрессора определяется по формуле:

;

где pк и pо – абсолютные статические давления воздуха за компрессором и окружающего воздуха.

Абсолютное давление окружающего воздуха измеряется непосредственно барометром, т.е.

,

причём для данной установки шкала барометра проградуирована в миллиметрах  ртутного столба.

Абсолютное давление за компрессором должно быть вычислено на основании того, что в ходе эксперимента манометром любой системы за компрессором можно определить только избыточное давление, т.е.

Для получения абсолютных давлений необходимо к избыточным давлениям прибавить показания барометра, т.е.

На данном стенде в качестве манометра  используется водяной пьезометр. Избыточное давление по пьезометру соответствует высоте водяного столба между менисками hн. С учётом этого абсолютное давление нагнетания компрессора должно определяться по формуле

.

С учётом всего сказанного выше величина степени повышения давления должна определяться из выражения

.

Давления, измеренные приборами различных систем, должны фиксироваться в таблице измерений в единицах измерения их шкал и переводиться в системные только в  таблице обработки результатов. При этом следует использовать следующие переводные соотношения:

1 кг/см2  = 98000Па;

1мм.рт.ст = 133,3 Па;

1мм.в.ст = 1кг/м2 = 9,8 Па.

Например, если hн = 1150мм.в.ст., В = 750мм.рт.ст., то в системных одинаковых единицах получим: hн = 11270Па, В =100000Па. В этом случае

.

5.2.  Определение адиабатного КПД компрессора

Для неохлаждаемых газодинамических компрессоров адиабатный КПД вычисляется по формуле

где Tк – абсолютная температура воздуха на   нагнетании, К; известны рекомендации, по которым принято считать Tк как статическую температуру потока. Учитывая  физический смысл записанного выражения, её правильнее определять как температуру заторможенного потока. В этом случае она практически равна температуре, измеряемой спаем термопары . Следует отметить, что разница в результатах определения КПД тем или иным путём для данного уровня Пк несущественна.

       То – абсолютная температура окружающего воздуха, К.

к - показатель адиабаты (для воздуха к = 1,41).

5.3. Определение расхода воздуха через компрессор.

Расход воздуха через сужающее устройство вычисляют по формуле

,    (1)

где А – расчетный коэффициент, учитывающий геометрические, физические и конструктивные данные сужающего устройства. Для данного стенда А = 1×10-4.

 hс – разрежение на сопле (или разность между полным давлением окружающего воздуха и статическим давлением в сжатом сечении сопла), мм. вод. ст.

Плотность воздуха перед соплом, на входе в компрессор

,

где В , То – абсолютное давление и температура воздуха перед входом в расходомерное устройство, Па и К соответственно;

Rудельная газовая постоянная воздуха, 287 Дж/кг·К.

5.4. Определение полной внутренней работы компрессора

Полная внутренняя работа компрессора, согласно уравнению теплосодержания, определяется из выражения

, Дж/кг·К,

где Tк и Tо – абсолютная статическая температура на нагнетании компрессора и такая же температура окружающего воздуха. Статические температуры должны соответствовать показаниям термометров, движущихся внутри потоков с их скоростями.

Для неохлаждаемых компрессоров

.

Если перейти от статических температур к температурам торможения, то для неохлаждаемых компрессоров можно записать

, Дж/кг·К.

Для температуры на входе в компрессор справедливо

.

Температура нагнетания, измеренная спаями термопар, установленными в приёмниках полного торможения, приближается к температуре заторможенного потока в той мере, в какой коэффициент восстановления термоприёмников близок к 1, причём с уменьшением скорости потока этот коэффициент приближается к 1 для всех видов термоприёмников. В нашем случае можно принять, что измеренная температура  равна температуре заторможенного потока с той погрешностью, которая соответствует применяемым средствам измерения и применяемой методике измерения.

Тогда приближённо принимаем

, Дж/кг·К.

где Ср – изобарная теплоёмкость воздуха, равна 1005 Дж/кг·К.

5.5. Определение среднего показателя политропы сжатия в компрессоре

Показатель политропы определяется в результате решения известного выражения относительно n:

.

После логарифмирования и преобразований получим:

.

В этом выражении Tк соответствует абсолютной статической температуре воздуха на нагнетании компрессора и должна вычисляться по формуле:

, К

Скорость воздуха с2 на срезе нагнетательного патрубка определяется из уравнения расхода

, м/с,

здесь f2 площадь сечения нагнетательного патрубка,

       R – удельная газовая постоянная; для воздуха R = 287 Дж/кг·К.

.

Внутренний диаметр нагнетательного патрубка d2 испытуемого компрессора равен 0,05м.

5.6. Определение значения удельной величины газодинамических потерь в компрессоре

Значение удельной величины газодинамических потерь определяется из выражения, полученного на основании совместного решения уравнения Бернулли и уравнения теплосодержания. Для неохлаждаемого компрессора

, Дж/кг·К.

где Tк соответствует абсолютной статической температуре воздуха на нагнетании компрессора.

5.7. Определение мощностей и механического КПД компрессора

Полезная  (внутренняя) мощность компрессора вычисляется по формуле

, Вт.

Мощность, получаемая компрессором от электродвигателя (мощность привода), находится по формуле

где  l - длина рычага мотор-весов, м;

рвес - усилие на тарелке весов во время работы компрессора, кг;

рст - усилие на тарелке весов при остановленном компрессоре, кг;

ni - частота вращения электродвигателя, об/мин;

ηред- механический КПД мультипликатора. Принимается ηред = 0,98.

Механический КПД компрессора

.

Мощность привода должна быть больше внутренней мощности на величину механических потерь. Величина этих потерь в нормальных условиях эксперимента очень мала, в то время как погрешности вычисления мощностей соизмеримы с величиной механических потерь. Поэтому практически возможно получение различных значений механического КПД, в том числе и не отвечающих указанному выше неравенству между мощностями. Впрочем, полученные значения должны укладываться в разумные пределы, которые должны объясняться влиянием возможных погрешностей измерений, могущих исказить результат.

6. Оценка определения погрешностей результатов.

6.1. Погрешность определения расходов воздуха.

Как известно, расход воздуха через сужающее устройство вычисляют по формуле

          .

Относительная погрешность, в соответствии с правилами определения таковой, равна

.

Погрешность определения А зависит от большого числа факторов. Основные из этих факторов перечислены ниже:

  •  точность определения геометрических размеров отверстия сопла;
  •   чистота и точность его изготовления;
  •   изменение его размеров с изменением температуры сопла в процессе проведения испытаний и точность учёта влияния этого фактора;
  •   правильность расположения приёмного отверстия сопла по отношению к конструкциям, расположенным рядом с ним, и искажающим поле скоростей воздушного потока перед соплом.

Учёт всех этих факторов весьма сложен, а затраты времени на их определение в данной работе выше пределов, оправданных целью этой работы. В связи с этим рекомендуется приближённо принять δА =1,5%, что отвечает параметрам данной лабораторной установки.

Погрешность определения плотности воздуха перед соплом вычисляется по формуле:

,

где КВ – класс точности барометра, В – его показания, Вmax – предельное значение шкалы; ΔTo – абсолютная погрешность определения температуры воздуха перед соплом; To  абсолютная температура воздуха перед соплом.

Абсолютная погрешность  ΔTo должна определяться с учётом того, что это погрешность среднемассовой температуры воздуха перед соплом. В связи с этим для корректной оценки ΔTo следовало бы иметь целый ряд точек измерения температуры To в плоскости перед входным сечением сопла. В соответствии с учебными целями настоящей работы такие измерения не производятся и погрешность ΔTo предлагается принять ориентировочно равной 2К.

Погрешность  определения разрежения на сопле δhс находится из выражения

,

где Δhс – абсолютная погрешность измерения перепада на водяном пьезометре, которым измеряют разрежение, hс – измеренный перепад между менисками водяного столба в пьезометре.

Δhс может оцениваться как возможная погрешность перепада между менисками, которая зависит от точности измерительного инструмента, с помощью которого измеряется перепад, и точности совпадения делений шкалы этого инструмента с менисками водяного столба. При аккуратном измерении перепада металлической линейкой можно принять Δhс =1мм.

Таким образом, погрешность определения расхода должна вычисляться по формуле:

Например, при КВ =0,5,  В= 760мм.рт.ст. Вmax= 1000ммрт.ст. ΔTo = 1,5К,  To = 290 К; Δhс = 1мм; hс = 160мм получим

6.2. Погрешность определения степени повышения давления компрессора Пк.

Погрешность определения степени повышения давления в компрессоре

         ,

где любое давление есть абсолютное статическое давление.

Для давления нагнетания можно записать

.

Давление окружающей среды измеряется непосредственно барометром, который непосредственно измеряет абсолютное статическое давление окружающего воздуха, т.е.

.

Для вычисления относительных погрешностей в данном случае необходимо определить погрешности абсолютные.

; .

При использовании водяного пьезометра в качестве манометра на нагнетании компрессора, абсолютная погрешность Δрман может оцениваться через возможную погрешность измерения расстояния между менисками Δhн. Погрешность определения Δhн зависит от точности измерительного инструмента, с помощью которого измеряется перепад, и точности совпадения делений шкалы этого инструмента с менисками водяного столба. При аккуратном измерении перепада металлической линейкой можно принять Δhн =2мм, что соответствует Δрман = 2× 9,8 ≈ 20 Па.

Погрешность определения атмосферного давления

         ,

где– предел шкалы барометра, Кб – класс точности барометра.

Соответственно относительная погрешность степени повышения давления может быть рассчитана таким образом

.

Для примера, при hн = 1800мм.в.ст, В = 100000 Па, при =110000 Па, при классе точности Кб = 1, получим:

6.3. Погрешность определения КПД компрессора

Погрешность адиабатного КПД должна определяться на основании следующего подхода:

,

или

.

Здесь  погрешность определения ΔTo, в соответствии со сказанным выше, принимается 1, 5 К. Тогда

.

Погрешность второго члена выражения

.

Погрешность третьего члена

.

В этом выражении погрешность определения температуры за компрессором должна учитывать параметры измерительной аппаратуры и способ измерения температуры, которая должна определяться как средняя массовая температура воздушного потока. Корректное определение этой погрешности займёт слишком много времени в масштабах данной работы. Рекомендуется принять её приблизительно равной 1,0К .

Таким образом, с учётом принятых упрощений, погрешность определения адиабатного КПД можно определять из выражения

.

Например, при Пк = 1,2;  δ Пк  = 0,02; To = 290К, Tн = 350К получим:

.

6.4. Погрешность определения показателя политропы n

В соответствии с формулой для определения n после её преобразований можно записать:

.

Тогда погрешность определения n может быть найдена следующим образом

В полученном выражении величины вида могут быть преобразованы по следующей схеме:

.

С учётом такого преобразования получим:

Например, при Пк = 1,2;  δПк  = 0,02; ΔTo = 1,5 К; ΔTк = 1,0 К; To = 290К; Tк = 325К  получим:

Полученный результат свидетельствует о чрезмерно высокой погрешности определения  n. Очевидно, что погрешность δn может быть уменьшена, если при тех же ошибках определения Пк и температур увеличатся Пк и температура нагнетания или при сохранении прежнего Пк уменьшатся ошибки определения температур и ПК. Так, если обеспечить δПк  = 0,01, а температуры измерять с погрешностью ΔТ = 0,02К, что принципиально возможно для данной установки, то будем иметь

.

Такая погрешность уже может считаться приемлемой для проведения соответствующего анализа. Из примера ясна важность повышения точности измерений, особенно при определении параметров, устанавливаемых при использовании относительно сложных выражений.

6.5. Погрешность определения величины удельных газодинамических потерь ΔLr .

Относительная погрешность этой величины может быть определена по выражению:

.

Например, при δn = 0,2; n = 2,66; ΔTo = ΔTк = 0,2 К; To = 290К; Tк = 325К  получим:

Как видно, погрешность определения этой величины в приведенном примере превышает желательные пределы. Ясно, что с повышением Пк точность определения ΔLr будет возрастать. Очевидно также, что получение ΔLr с приемлемой точностью при малых значениях Пк потребует очень высокой точности определения значений температур и давлений, которые трудно будет обеспечить даже в условиях научного эксперимента.

6.6. Определение погрешности определения мощности привода компрессора N.

Погрешность определения мощности привода

.

.

Для рычажных лабораторных весов величина  может быть принята двум значениям одного деления шкалы весов, т.е. 20г. Тогда, к примеру, при Р вес =  1,2кг и при  Рст = 0,3кг

Погрешность определения длины рычага с помощью обычной рулетки приблизительно равна цене деления рулетки, делённой на длину рычага. Если l=0,7м, то

.

Погрешность определения частоты вращения должна устанавливаться с учётом класса точности тахометра. Учитывая особенности используемой лабораторной базы и нестандартного оборудования, применяемого в данном случае, можно приближённо принять δn = 0,01.

Погрешность оценки КПД мультипликатора δηред в данном случае рекомендуется принимать равной 0,02

В предложенном примере погрешность определения мощности привода составит

.

6.7. Вычисление погрешности определения внутренней мощности компрессора Ni .

Внутренняя мощность компрессора определяется по формуле

.

Соответственно

.

В этом выражении

.

Учитывая то, что способ определения δG уже известен, предлагается пример расчёта, в котором δG = 0,024; ΔTo = ΔTк = 0,2 К; To = 290К; Tк = 325К.  результате вычислений  получим:

6.8. Вычисление погрешности определения механического КПД компрессора

Механический КПД компрессора вычисляется по формуле

.

Соответственно относительная погрешность его определения

Учитывая, что способ определения обоих членов правой части формулы известен, запишем пример, в котором известны . Тогда

Δηм = 0,035 + 0,0534 = 0,0884.

7. Общие указания при выполнении графиков.

1.При построении графических зависимостей необходимо выбирать соотношение масштабов осей таким образом, чтобы «картинка» графика приближалась к квадрату или к прямоугольнику с соотношением сторон не менее 1: 3.

2. Абсолютный масштаб каждой шкалы выбирается по такой схеме:

Каждое деление шкалы может соответствовать либо 1, либо 2, либо 2,5, либо 5 единицам измерения параметра данной шкалы. Возможно также увеличение названных цифр в 10, 100, 100раз. Например, для шкалы расхода этот масштаб может быть выбран и записан в виде:  . Размерность масштаба имеет вид дроби, в числителе которой идёт единица измерения параметра, а в знаменателе – единица измерения длины оси. Экспериментальное значение параметра, делённое на выбранный масштаб, даёт длину отрезка на шкале при определении координаты точки.

Цена деления должна быть на 0,5…1 порядка выше абсолютной погрешности измерения параметра оси.

3. Оси должны иметь равномерную разбивку шкал, а площадь будущего графика расчерчена прямоугольниками через разбивку этих шкал. Разбивка выполняется через 1; 2; 2,5;5 делений шкал или через числа делений, кратные указанным в 10n раз. Соответственно цифровые подписи на шкалах идут только по линиям разбивки в виде ряда целых чисел. Например, в виде ряда 1,2,3,4,5, и т.д. или 2,4, 6,8,10 и т.д.,  или 5, 10, 15, 20, 25…Нули и запятые лучше не использовать, их выносить в виде общего множителя рядом с обозначением шкалы.

4. На подготовленной «шахматке» наносятся экспериментальные точки. Каждая точка обводится характерным геометрическим знаком – кружком, квадратом, ромбом, крестом, т.п.

5. Кривые зависимостей проводятся через построенные массивы точек с усреднением положения кривой на глаз. Окончательное положение кривых формируется с помощью лекала по предварительно построенным от руки тонким кривым. Возможно построение кривых с помощью компьютера. Пример построения и оформления экспериментальных зависимостей приведен на рис. 5.

Рис… Экспериментальные зависимости, полученные при испытании центробежного компрессора: режим 1 –  n1= 16750об/мин; режим 2 –  n2 = 13400об/мин

Рис. 5. Пример построения и оформления экспериментальных зависимостей

Примечания к примеру экспериментальных зависимостей.

  1.  Испытуемый центробежный компрессор относится к низконапорным машинам, в котором на ряде режимов конечное давление воздуха повышается до очень маленьких значений. В этих условиях ряд параметров, определяющих условия сжатия в компрессоре, принимают значения, не характерные для наддувочных компрессоров с более высокими значениями Пк. Это относится прежде всего к адиабатному КПД компрессора и к показателю политропы сжатия. То, что некоторые значения этих параметров  выходят за пределы обычных границ, вполне объясняется уже указанными особенностями низконапорного компрессора и вполне соответствует законам термодинамики.
  2.  Все экспериментальные кривые, предложенные в примерах, имеют монотонный характер протекания и соответствуют каноническому виду подобных зависимостей.
  3.  Представленные в примерах (см. табл. 1…3) значения погрешностей названных параметров выходят за рамки приемлемых пределов таких величин. Они определены на основе вероятностного подхода к вычислению погрешностей и основаны на учёте соответствующих классов приборов, используемых в лабораторных работах.

Следует принять во внимание, что реальные погрешности, имевшие место в экспериментах, значительно меньше, чем полученные по расчётным формулам, в связи с чем вид и характер кривых соответствуют каноническим.  Это легко объяснить опытом и старательностью лиц, проводивших эксперимент. В частности, известно, что хорошей линейкой с ценой деления в 1мм при соответствующем навыке можно измерять размеры с точностью до десятых миллиметра. Аналогично термометром с ценой деления в 2К можно измерить температуру с точностью до 0,5К. Установленные при таком подходе параметры реально могут быть  намного точнее тех, которые номинально обеспечиваются классом точности измерительных приборов. В то же время подобные результаты не гарантируют точности в техническом эксперименте при всех допустимых условиях проведения измерений и не могут считаться достоверными в научных исследованиях.  Для снижения погрешностей при научных исследованиях используются различные подходы, в том числе и многократное увеличение количества измерений.

  1.  Что касается рассматриваемых лабораторных испытаний, то они лимитированы временем и имеют цели, отличные от научных. Вполне приемлемо, чтобы в таком случае оценки возможных вероятных погрешностей были весьма высокими. Добавим, что в данном случае определяются вероятностные погрешности единичных технических измерений.  В то же время рекомендуется стремиться к улучшению реальной точности получаемых в ходе лабораторной работы результатов на основе подхода, описанного в п. 3 с тем, чтобы получать качественно правильные данные в условиях упрощённого эксперимента и прогнозируемого результата.
  2.  Представленные примеры лабораторных результатов интересны тем, что содержат ряд нетипичных элементов, не укладывающихся в рамки стереотипных информаций об объекте исследования. Мы считаем, что информация о подобных элементах полезна  для будущих исследователей, поскольку позволяет наблюдать отдельные отклонения от некоторых стереотипных представлений. Следует добавить, что отмеченное  скорее является правилом, чем исключением для тех, кто работает с реальными агрегатами.


Таблица 1. Измеряемые  параметры (в таблице все давления избыточные)

В =772 мм.рт.ст. l =0,5м; А =0,01;  Кв = 0,5; = 799 мм.рт.ст; Рст = 0,07 кг.

режима

hн

hс

tк вх

tк вых

nдв

Рвес

Примечания

мм.в.ст.

мм.в.ст.

оС

оС

об/мин

кг

 

1

2

3

4

5

6

7

1

640

310

16,3

35,0

2500

3,67

2

1195

186

16,5

35,2

2500

3,11

3

1450

93

16,7

36,1

2500

1,79

4

1540

32

16,7

37,6

2500

1,17

5

395

190

16,5

27,9

2000

2,18

6

706

116

16,6

28,3

2000

1,71

7

916

60

16,6

29,0

2000

1,42

8

980

22

16,7

30,5

2000

0,51

 

Таблица 2. Вычисляемые параметры (в таблице все давления абсолютные)

режима

рк

ро

Р вес- Рст

Т’к

То

G

cн

Пк

ηад

Li

n

ΔLr

Ni

N

ηм

Па

Па

кг

К

К

кг/с

м/с

Дж/кг·К

Дж/кг·К

кВт

кВт

1

2

3

4

5

6

7

9

10

11

12

13

14

15

16

1

109180

102908

3,60

308,2

289,5

0,196

80,8

1,06

0,264

18793,5

-17,192

13385,0

3,683

4,526

0,814

2

114619

102908

3,04

308,4

289,7

0,152

59,6

1,11

0,485

18793,5

2,384

9211,1

2,852

3,822

0,746

3

117118

102908

1,72

309,3

289,9

0,107

41,4

1,14

0,563

19497

2,003

8031,6

2,091

2,162

0,967

4

118000

102908

1,10

310,8

289,9

0,063

24,2

1,15

0,554

21004,5

2,036

8838,5

1,322

1,383

0,956

5

106779

102908

2,11

301,1

289,7

0,153

63,2

1,04

0,270

11457

-22,019

8122,1

1,757

2,122

0,828

6

109826

102908

1,64

301,5

289,8

0,120

48,0

1,07

0,465

11758,5

2,553

6028,3

1,409

1,649

0,854

7

111884

102908

1,35

302,2

289,8

0,086

34,03

1,09

0,566

12462

2,004

5136,1

1,074

1,358

0,791

8

112512

102908

0,44

303,7

289,9

0,052

20,59

1,09

0,543

13869

2,089

6022,9

0,724

0,443

1,635

  Таблица 3..Значения  погрешностей определения основных параметров

№ режима

δG

ΔG

δПк

ΔПк

δηад

Δηад

δn

Δn

δLr

ΔLr

δN

ΔN

δNi

ΔNi

δηм

Δηм

%

кг/с

%

 

%

 

%

 

%

Дж/кг·К

%

кВт

%

кВт

%

%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

0,69

0,0014

0,51

0,0054

22,50

0,059

-383,14

65,86

-2,7350

-366,09

-380,39

-17,22

2,83

0,104

-377,56

-3,07

2

0,80

0,0012

0,51

0,0056

18,65

0,090

34,48

0,82

0,9315

85,80

37,34

1,43

2,94

0,084

40,28

0,30

3

1,07

0,0011

0,51

0,0057

17,38

0,098

24,75

0,49

1,0057

80,77

28,12

0,61

3,13

0,065

31,25

0,30

4

2,09

0,0013

0,51

0,0058

16,24

0,090

23,69

0,48

0,9191

81,23

27,71

0,38

4,01

0,053

31,72

0,30

5

0,80

0,0012

0,51

0,0052

36,20

0,098

-794,42

174,92

-5,8106

-471,94

-791,28

-16,79

4,30

0,076

-786,98

-6,52

6

0,96

0,0012

0,51

0,0054

29,72

0,138

60,91

1,55

1,4604

88,04

64,34

1,06

4,38

0,062

68,72

0,59

7

1,37

0,0012

0,51

0,0055

26,79

0,152

38,48

0,77

1,5620

80,22

42,16

0,57

4,59

0,049

46,76

0,37

8

2,81

0,0015

0,51

0,0055

24,37

0,132

37,31

0,77

1,3497

81,29

44,06

0,19

5,70

0,041

49,77

0,81

      


      8. У каждого студента должна быть выполнена подготовка к проведению работы (в виде проекта отчёта) в следующем объёме:

1. В проекте отчёта указываются название работы и её задача.

2. Выполняется схема стенда с экспликацией.

3. Приводится принципиальный вид кривых, которые будут получены по экспериментальным данным.

4. Подготавливаются пустые таблицы измерений и обработки результатов.

5. Записываются все расчётные формулы для выполнения вычислений.

6. Записывается последовательность выполнения работы на стенде.

9. Каждый студент отчитывается по такой схеме:

1. Представляет заполненные таблицы.

2. Представляет построенные графики.

3. Представляет численный пример обработки одного режима с формулами, подстановками, результатами и оценками погрешностей.

4. Отвечает на вопросы по особенностям характеристики объекта, по его устройству и способу возможного регулирования при обслуживании.

5. Отчёт выполняется на 3…4-х листах формата А4 или на страницах рабочей тетради, по согласованию с руководителем. Возможно использование печатного или ручного текста.

6. Отвечает на вопросы по особенностям характеристики объекта, по его устройству и способу возможного регулирования при обслуживании.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80268. ВІРТУАЛЬНИЙ ПРИЛАД ДОСЛІДЖЕННЯ ВТРАТИ ТИСКУ НА ДІЛЯНЦІ ТРУБОПРОВОДУ 75.5 KB
  Склад та принцип дії насосної установки УНБ1 – 400х40 Установка змонтована на автомобілі КрАЗ–250 складається із силового агрегату карданного і проміжного валів коробки передач плунжерного насоса з навісним редуктором маніфольда допоміжного трубопроводу водоподавального блока цементного бачка поста керування з фарою для освітлення зубчастої муфти та випускної труби двигуна автомобіля. Технічна характеристика установки УНБ1400х40 Двигун Чотирикратний...
80269. АЛГОРИТМ СТВОРЕННЯ ВІРТУАЛЬНОГО ПРИЛАДУ ВИМІРЮВАННЯ ТИСКУ НА ДІЛЯНЦІ ТРУБОПРОВОДУ 1.99 MB
  Для вибору і розміщення необхідних на лицьовій панелі приладу елементів слід у верхній горизонтальній лінійці піктограм (ВГ-ЛП) обрати передостанню зліва закладку Вікно – Window і натиснути ЛКМ.
80270. ПРОГНОЗУВАННЯ ВАРТОСТІ ДОСЛІДНОГО ЗРАЗКА ВИРОБУ 423.5 KB
  Створення програми та методики експерименту. Планування експерименту. Використання елементів теорії математичної статистики для визначення результатів експерименту. Вибір ключових слів і рубрик УДК У ході підготовки даної роботи використовувалися такі ключові слова: планування експерименту.
80272. ВИМІРЮВАННЯ ЧАСТОТИ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ П’ЄЗОКЕРАМІЧНОГО МЕМБРАННОГО ГЕНЕРАТОРА КОЛИВАНЬ 2.71 MB
  Відкривається спадаюче меню. На екрані виникає меню Інструменти – Tools у вигляді матриці елементів. – Меню Палітра інструментів – Tools Plette. У меню Палітра інструментів – Tools Plette обрати піктограму у вигляді стрілки Позиціонування Розмір Вибір 12 – Position Size Select 12.
80274. ДОСЛІДЖЕННЯ СПЕКТРУ КОЛИВАНЬ МЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ 489 KB
  Об’єкт дослідження процес визначення частотної характеристики коливань і відповіді імпульсу системи Мета – за допомогою функції Coherence визначити Частотну характеристику і Відповідь Імпульсу механічної системи що коливається. Тут ми вимірюємо відповідь системи смугового фільтра Фільтр Баттерворта VI передаючи білий шум Однорідний Білий шум VI як стимул системи і збираючи висновок фільтра як відповідь системи. Збільшуючи кількість кадрів фреймів даних введення і виведення збільшення становить...
80276. ОБОЛОНКА LabVIEW 82 KB
  ВСТУП LbVIEW Lbortory Virtul Instrument Engineering Workbench – Середовище розробки лабораторних віртуальних приладів додаток розробки програми дуже схожий на C або Бейсик або NI LbWindows. Однак LbVIEW відрізняється від тих додатків в одному важливому відношенні. Інші системи програмування використовують: текстово засновані мови щоб створити рядок програми програмний код у той час як LbVIEW використовує графічну мову програмування GДжей щоб створювати програми у формі блоксхеми алгоритм створюється в графічній іконній...