17552

Методические указания к выполнению лабораторных работ по вспомогательным насосам и компрессорам

Книга

Производство и промышленные технологии

Методические указания к выполнению лабораторных работ по вспомогательным насосам и компрессорам СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Порядок подготовки к работам...

Русский

2013-07-04

9.3 MB

85 чел.

PAGE  51

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по вспомогательным насосам и компрессорам

СОДЕРЖАНИЕ

[1]
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

[1.1] 1.1. Порядок подготовки к работам

[1.2] 1.2. Отчетность по лабораторным работам

[1.3] 1.3. Общие указания к выполнению графиков

[1.4] 1.4. Техника безопасности

[2]
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Испытания поршневого пускового компрессора среднего давления.

[2.1] 2.1. Стенд поршневого компрессора среднего давления

[2.2] 2.2. Запуск компрессора

[2.3] 2.3. Обслуживание во время работы

[2.4] 2.4. Остановка компрессора

[2.5] 2.5. Испытания компрессора 2 ОК-1

[2.6] 2.6. Порядок проведения испытаний

[2.7] 2.7. Пример выполнения таблиц

[2.8] 3.1. Стенд приводного центробежного компрессора

[2.9] 3.2. Запуск и обслуживание компрессора

[2.10] 3.3. Испытания центробежного приводного компрессора

[2.11] 3.4. Объём и порядок выполнения действий при проведения испытаний

[2.12] 3.5. Пример построения графиков при оформлении результатов работы

[2.13] 3.6. Пример выполнения таблиц при испытании центробежного компрессора

[3] 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Испытания роторно-лопастного компрессора

[3.1] 4.1. Стенд роторно-лопастного компрессора (РЛК)

[3.2] 4.2. Запуск компрессора

[3.3] 4.3. Обслуживание установки во время работы

[3.4] 4.4. Остановка компрессора

[3.5] 4.5. Испытания роторно-лопастного компрессора

[4] 5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Испытания центробежного насоса

[4.1] 5.1. Стенд для испытаний центробежного насоса

[4.2] 5.2. Цель испытаний центробежного насоса

[4.3] 5.3. Порядок проведения испытаний

[5] 6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Испытания шестеренного насоса

[5.1] 6.1.Стенд для испытаний шестерённого насоса.

[5.2] 6.2. Общие указания к выполнению работы

[5.3] 6.3. Порядок проведения испытаний

[6] 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН

[6.1] 7.1. Определение давлений воздуха

[6.2] 7.2. Определение степеней повышения давления в компрессорах

[6.3] 7.3. Определение расхода воздуха

[6.4] 7.4. Теоретическая производительность поршневого компрессора

[6.5] 7.5. Определение коэффициента подачи объемных компрессоров

[6.6] 7.6. Определение полной внутренней работы центробежного и роторно-лопастного компрессоров

[6.7] 7.7. Определение адиабатного КПД компрессоров

[6.8] 7.8. Определение среднего показателя политропы сжатия в роторно-лопастном и центробежном компрессорах

[6.9] 7.9. Определение значения удельной величины газодинамических потерь в роторно-лопастном и центробежном компрессорах

[6.10] 7.10. Определение мощности, потребляемой компрессорами

[7]
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
РАБОТЫ НАСОСОВ

[7.1] 8.1. Определение мощности привода

[7.2] 8.2. Определение расхода жидкости

[7.3] 8.3. Определение удельной работы насосов

[7.4] 8.4. Полезная мощность насосов

[8] 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

[8.1] 9.1. Погрешности для компрессорных машин.

[8.1.1] 9.1.1. Погрешности определения Пi

[8.1.2] 9.2.2. Погрешность определения расхода с помощью сужающего устройства на всасывании

[8.1.3] 9.1.3. Погрешность определения расхода воздуха объёмным способом

[8.1.4] 9.1.4. Погрешность определения коэффициента подачи поршневого компрессора

[8.1.5] 9.1.5. Погрешности определения мощностей компрессоров

[8.1.6] 9.1.6. Вычисление погрешности определения механического КПД компрессора

[8.1.7] 9.1.7. Погрешность определения адиабатного КПД компрессоров

[8.1.8] 9.1.8. Погрешность определения показателя политропы n

[8.1.9] 9.1.9. Погрешность определения величины удельных газодинамических потерь ΔLr

[8.2] 9.2.Погрешности для насосов

[8.2.1] 9.2.1. Погрешность определения расхода

[8.2.2] 9.2.2. Погрешность определения удельной работы

[8.2.3] 9.2.3. Погрешность определения полезной мощности

[8.2.4] 9.2.4. Погрешность определения мощности привода

[8.2.5] 9.2.5. Погрешность определения полного КПД


1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ Р
АБОТ

Для проведения испытаний в лаборатории кафедры ДВС установлены следующие стенды: „Поршневой компрессор среднего давления”, „Приводной центробежный компрессор”, „Роторно-лопастной компрессор”. „Центробежный насос”, „Шестеренный насос”.

Целью лабораторных исследований на указанных стендах является:

  •  практическое ознакомление с конструкцией и работой типичных вспомогательных механизмов дизельных СЭУ;
  •  приобретение практических навыков в обслуживании и простейших исследованиях названных механизмов;
  •  сопоставление теоретических знаний студентов с результатами собственных экспериментальных исследований.

Проведение испытаний на стендах в основном завершается построением определенных зависимостей, каждая из которых описана в соответствующих разделах методических указаний.

1.1. Порядок подготовки к работам

  •  Изучить устройство исследуемого агрегата и стенда.
  •  При выполнении работ бригадным методом каждый член бригады ведет рабочую тетрадь, в которую при подготовке работы заносятся следующие данные:
    •  название работы и её цель;
    •  схема стенда с подробной подрисуночной надписью;
    •  принципиальный вид кривых, которые будут построены по экспериментальным данным;
    •  последовательность выполнения работы на стенде;
    •  формулы для выполнения вычислений;
    •  таблицы измерений и обработки результатов.

1.2. Отчетность по лабораторным работам

Каждый член бригады отчитывается по выполненной работе индивидуально. Определение основных параметров работы испытуемых агрегатов выполнять в соответствии с рекомендациями разделов 7, 8. Ошибки результатов вычислять по разделу 9. Результаты измерений и результаты их обработки заносить в таблицы, формы которых приведены в разделах с описаниями лабораторных работ. Отчёт приводится в рабочей тетради и должен содержать следующие элементы:

  •  численный пример обработки результатов для одного из режимов, указанного преподавателем – с алгебраической записью формул, краткими комментариями, подстановкой численных значений и единиц измерений (для конечных результатов);
    •  сводную таблицу результатов;
    •  графики искомых зависимостей (на формате А4) – выполняются вручную на миллиметровой бумаге или на обычной бумаге в виде компьютерной распечатки по разрешению преподавателя.

1.3. Общие указания к выполнению графиков

  •  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.
  •  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, 1000 раз. Например, для шкалы расхода (расход в данном случае является параметром шкалы) этот масштаб может быть выбран и записан в виде: . Размерность масштаба имеет вид дроби, в числителе которой идёт единица измерения параметра шкалы, а в знаменателе – единица измерения длины оси. Рассматриваемое значение параметра, делённое на выбранный масштаб, даёт длину отрезка на шкале при определении координаты точки. Цена деления должна быть в 5…10 раз больше абсолютной погрешности измерения параметра оси.

  •  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, рекомендуется их учитывать общим множителя рядом с обозначением шкалы.
  •  На подготовленной «шахматке» наносятся экспериментальные точки. Точки, принадлежащие к одной кривой, отмечаются одинаковыми геометрическими значками – кружками, квадратами, ромбами и т.п.
  •  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. Пример оформления фрагмента характеристики приведен на рис. 3.

1.4. Техника безопасности

Компрессорные установки, предназначенные для проведения на них лабораторных работ, являются натурными объектами. Мощности, потребляемые каждым из стендов, составляют величины от трех до десяти киловатт.

Сжатый в баллонах воздух способен развивать в течение короткого времени большую мощность, поскольку здесь имеет место аккумулирование длительно накапливаемой энергии. Поэтому обращение со сжатым воздухом требует осторожности. В случае неисправности компрессорной установки необходимо прекратить работу и сообщить об этом руководителям.

Грубое нарушение условий эксплуатации поршневых, ротационных и центробежных машин приводит к серьезным последствиям. Так, работа поршневого компрессора без охлаждения может привести к взрыву в цилиндрах и разрушению машин. Отсутствие смазки в течение нескольких секунд выводит из строя центробежный нагнетатель. Поэтому к лабораторным работам допускаются лица, прошедшие соответствующую теоретическую подготовку, инструктаж по технике безопасности при работе в лаборатории и изучившие конструкцию, принцип действия и правила обслуживания лабораторных установок.

Испытания гидравлических машин более просты и связаны с меньшими опасностями при их обслуживании. Основное внимание здесь должно уделяться защите от поражения электрическим током, а также предохранению от травмирования вращающимися деталями.

Все находящиеся под током элементы установок насосов и компрессоров имеют надежную защиту. Движущиеся части установок насосов и компрессоров закрыты кожухами и ограждениями. Во избежание несчастных случаев не следует вскрывать защитные кожухи, люки и иные ограждения без разрешения руководителей лабораторных работ. К нарушению защитных устройств может привести также длительная работа установок на режимах с перегрузками. Допустимые режимы работ оговорены в соответствующих разделах настоящих указаний. Работа на стендах без присутствия учебного мастера или преподавателя категорически запрещается. Во время выполнения лабораторных работ студенты не должны совершать действия, не предусмотренные заданием и не согласованные с преподавателем или учебным мастером.


2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Испытания поршневого пускового компрессора среднего давл
ения.

2.1. Стенд поршневого компрессора среднего давления

На стенде установлен компрессор типа 2 OK-1 (см. рис. 1).

Данные компрессора 2 OK-1:

Число ступеней z  2

Число рабочих полостей каждой ступени χ  1

Число цилиндров 1-й и 2-й ступеней i  2

Частота вращения коленчатого вала n, об/мин 500

Максимальное давление воздуха после 2-й ступени, МПа 6,0

Максимальное давление воздуха после 1-й ступени, МПа 0,9  

Производительность компрессора (паспортная)

при ni = 500 об/мин, нм3

при рк = 6 МПа 26

при рк = 3 МПа 30

Мощность, потребляемая компрессором, не более, кВт:

при конечном давлении 3 МПа 7,2

при конечном давлении 6 МПа 8,0

Диаметр цилиндра 1-й ступени d1, мм 100

Диаметр цилиндра 2-й ступени d2, мм 35

Ход поршня S, мм 100

Охлаждение - принудительное, пресной или морской водой.

Общие виды компрессора даны на рис. 1. Здесь 1 – коленчатый вал; 2 – водяной вихревой насос; 3 – подшипник рамовый; 4 – полость охлаждения; 5 – клапан нагнетательный первой ступени; 6, 7 – клапан всасывающий и нагнетательный второй ступени; 8 – крышка цилиндра второй ступени; 9 – Цилиндр второй ступени и крышка цилиндра первой ступени; 10 – цилиндр первой ступени; 11 – клапан всасывающий первой ступени; 12 – дифференциальный поршень; 13 – шатун; 14 – крышка картера; 15 – корпус холодильников воздуха; 16 – клапан продувочный; 17 – корпус водомаслоотделителя; 18 – предохранительный клапан первой ступени; 19 – манометр после первой ступени. Привод компрессора – электродвигатель переменного тока через клиноременную передачу. Компрессор 2 ОК-1 имеет два дифференциальных поршня и, соответственно, по два параллельно работающих цилиндра 1-й и 2-й ступеней.

Установка (рис. 2) состоит из компрессора 2 ОК-1 (поз. 1), электродвигателя 2, воздуховодов высокого давления с арматурой на них и баллонов для сжатого воздуха 5. Компрессор всасывает воздух из бака-успокоителя 17, куда тот поступает через сужающее расходомерное устройство 18, в качестве которого используется профилированное сопло (лемниската). При определении расхода (подачи) воздуха фиксируется разница уровней в водяном дифференциальном манометре 19. Для измерения давления воздуха

При работе компрессора вода и масло из сепаратора удаляется в сточную ёмкость через клапан продувания 12. Охлаждающая вода подается из водопровода. Для контроля за ее поступлением установленный водяной манометр 14. Температура охлаждающей воды на выходе контролируется по термометру.

На водомаслоотделителе компрессора установлен предохранительный клапан 1-ой степени 15, а на трубопроводе к баллонам – предохранительный клапан 2-ой степени 11. На воздушных баллонах установлены приемные клапаны 7. Для удаления конденсата из баллонов используют продувочные клапаны 6. Для выпуска воздуха из баллонов и компрессора в атмосферу на воздухопроводе установлен клапан 9, через который воздух поступает к глушителю 8.

2.2. Запуск компрессора

  •  Перед запуском необходимо произвести внешний осмотр стенда, убедиться в исправности привода к компрессору, проверить наличие масла в картере (в случае необходимости долить масло).
  •  Закрыть приемный клапан на баллоне сжатого воздуха, если в баллонах давление выше атмосферного.
  •  Открыть клапан продувания на сепараторе.
  •  Пустить охлаждающую воду через рубашку цилиндров.
  •  Пустить в ход компрессор нажатием пусковой кнопки.
  •  Убедиться в нормальной работе компрессора и исправности манометров, постепенно закрывая продувочный клапан сепаратора.
  •  Закрыть продувочный клапан сепаратора и одновременно открыть приемный клапан баллона.

 

 

Рис. 1. Продольный и поперечный разрезы компрессора 2 ОК-1.

 

после 1-ой и 2-ой степеней, а также в баллонах установлены пружинные манометры 13, 10 и 4 соответственно. Величина потребляемой мощности рассчитывается по показанием электроприборов 3. Запуск электродвигателя осуществляется нажатием пусковой кнопки. Для уменьшения пусковых нагрузок можно прикрыть клапаны-регуляторы всасывания 16.

Рис. 2. Установка компрессора 2 ОК-1:

1 – компрессор; 2 – двигатель; 3 – электроприборы; 4 – манометр; 5 – баллон; 6 – клапан удаления конденсата; 7 – воздухоприёмный клапан; 8 – глушитель; 9 – клапан сброса воздуха в атмосферу; 10 – манометр; 11 – предохранительный клапан; 12 – клапан продувочный; 13, 14 – манометры; 15 – предохранительный клапан; 16 – дроссельный клапан; 17 – бак-успокоитель; 18 – расходомерное сопло; 19 – пьезометр.

2.3. Обслуживание во время работы

  •  При роботе компрессора следить за температурой нагрева цилиндра. Этот контроль производится на ощупь, от руки. Температура воды, выходящей из компрессора, не должна быть выше 45 °С.
  •  Следить за показателями манометра 1-й и 2-й ступеней. Предельные величины давления: р1 = 8 кгс/см2 (0,8 МПа); р2 = = 30 кгс/см2 (3 МПа).
  •  Каждые 20 мин открывать клапан продувания сепаратора, это же сделать в случае превышения давления в 1-й ступени (более 8 кгс/см2). Клапан держать открытым до полного удаления конденсата. Если давление 1-й ступени после продувания не снижается до нормального (р  8 кгс/см2 ), то это указывает на неисправность клапанов. Работа компрессора запрещается до устранения дефекта.

Внимание!

Продувание компрессора при необходимости выполнять между измерительными циклами. Во время измерительных циклов клапан продувания не открывать. При открытом клапане продувания замеров не производить.

2.4. Остановка компрессора

  •  Перед остановкой компрессора продуть и осушить воздушные полости цилиндров и холодильников. Для этого открыть клапан продувания сепаратора, закрыть вентиль на нагнетательном трубопроводе и дать поработать не менее двух минут.
  •  Отключить питание электродвигателя.
  •  Отключить охлаждающую воду.
  •  Через 5 мин после остановки компрессора закрыть клапан продувания сепаратора.

2.5. Испытания компрессора 2 ОК-1

При испытании компрессора следует получить его характеристику при постоянной частоте вращения коленчатого вала, представляющую систему зависимостей (рис. 3):

П1, П2, Пк = f(pб); Q, Nk = f(pб) и λп = f(pб),

где  П1, П2, Пк - степени повышения давления соответственно в 1-й, 2-й ступенях и во всем компрессоре;

 pб  – давление и баллонах (противодавление на выходе из компрессора);

 Q - производительность компрессора;

λп- коэффициент подачи компрессора;

 Nk - потребляемая мощность компрессора.

Рис. 3. Система основных зависимостей, характеризующих работу компрессора

Указанные зависимости должны строиться в диапазоне pб от возможного минимума до 3 МПа. Минимум противодавления обеспечивается во время работы компрессора с открытым клапаном сброса воздуха в атмосферу 9 при предварительном удалении из баллонов сжатого воздуха.

2.6. Порядок проведения испытаний

Основной цикл измерений.

В этом цикле производительность компрессора определяется с помощью расходомерного сопла на всасывании. Измерение всех прочих параметров выполняется во время наполнения компрессором воздушных баллонов, без изменения режима его работы от пуска и до остановки. Работа должна выполняться на предварительно прогретом компрессоре и после удаления конденсата из воздушных баллонов. Последовательность проведения испытаний должна соответствовать изложенному ниже.

1. Задаться (по указанию преподавателя) предельным значением давления pб в ходе испытаний. По умолчанию это 3 МПа. Далее задаться рядом промежуточных давлений, при которых будут выполняться все измерения в ходе испытаний. Рекомендуется задавать их от нуля через примерно равный интервал в делениях шкалы манометра, установленного на баллонах. По умолчанию принять интервал в 10 делений. Записать в таблицу измерений 1 все промежуточные значения pб, отсчитывая их от начального через принятый интервал, до давления 3 МПа.

2. Проверить положение приёмных клапанов на баллонах. Они должны быть открыты (штатное положение при проведении лабораторных работ). Открыть клапан продувания сепаратора компрессора и клапан сброса воздуха в атмосферу 9. После снижения давления воздуха в баллонах до нуля запустить компрессор (здесь рекомендуется частный случай запуска компрессорной установки, удобный для выполнения испытаний). По истечении двух минут удалить конденсат из баллонов, открыв клапаны продувания баллонов, после чего клапаны продувания баллонов закрыть. Ещё через 2 мин. записать начальное давление pб в табл.  1. Не изменяя режима работы компрессора, записать все параметры, входящие в таблицу измерений.

3. Закрыть клапан продувания сепаратора и клапан сброса воздуха в атмосферу 9. Наблюдать за постепенным ростом давления воздуха в баллонах. В момент достижения очередного значения pб, занесенного в таблицу, измерять, фиксировать, а затем заносить в таблицу измерений все параметры, приведенные в таблице измерений (табл. 1.). Поскольку рост давления при наполнении компрессором воздушных баллонов происходит сравнительно медленно, фиксация всех параметров может быть выполнена без изменения режима работы компрессора с достаточной точностью, если каждый параметр будет наблюдать и заносить в таблицу специально назначенный член бригады испытателей.

4. После достижения предельного значения pб компрессор остановить.

Дополнительный цикл измерений.

Оборудование стенда компрессора 2 ОК-1 позволяет выполнять определение расхода воздуха двумя способами. В описанном выше случае для определения Q удобно использовать сужающее устройство (сопло) на всасывании. Если этого устройства нет, то можно определить расход воздуха объёмным способом, используя для этого воздушный баллон с известной ёмкостью. В данной работе этот способ используется дополнительно, для получения навыка определения производительности компрессора в обычных технических условиях. Измерения должны выполняться на предварительно прогретом компрессоре. Кроме того, из баллонов перед проведением эксперимента необходимо удалить конденсат, наличие которого изменяет расчётный объём баллонов.

Для определения производительности указанным способом необходимо выбрать произвольный интервал изменения давления в баллонах от pб1 до pб2. Далее запустить компрессор и, наблюдая за ростом давления в баллонах, замерить время изменения давления τзап от pб1 до pб2. Установленная таким образом производительность должна быть отнесена к среднему давлению на выбранном интервале, т.е. к давлению:

.

Давления pб1 до pб2, а также возможное число интервалов согласуются с преподавателем. Результаты измерений заносятся в таблицу 3.

Внимание! Открывание клапана продувания в момент измерения времени заполнения баллонов не допускается.

2.7. Пример выполнения таблиц

Перед таблицами необходимо указать следующие данные: барометрическое давление В, мм рт.ст; температуру окружающей среды, tооС; цены деления манометров в единицах их шкал; классы точности всех измерительных приборов; объём воздушных баллонов, Vб, включая объём соединительных воздушных труб, м3.

Таблица 1.

Результаты измерений при испытании (втаблице все давления избыточные)

№ п/п

pбi

hш

p1

p2

U

Iф

Примечания

дел. шкалы

мм в.ст.

кг/см2

кг/см2

В

А

1

Какое установится

2

Деления указаны ориентиро вочно

3

4

5

Таблицы результатов измерений подписывает преподаватель или учебный мастер


Таблица 2.

Расчетные параметров (в таблице все давления абсолютные)

№ п/п

pбi

hш

p1

p2

П1

П2

Пк

Q

Qт

λп

Nк

кПа

мм.в.ст.

кПа

кПа

-

-

-

м3

м3

-

кВт

1

2

3

4

5

Таблица 3.

Определение расхода объёмным способом (в таблице все давления абсолютные)

№ п\п

pбi

pбi

τзап

pбср

Q

дел

кПа

с

кПа

м3

1

2

Таблица 4.

Значения погрешностей определения основных параметров

п/п

δП1

δП2

δПк

δQ

λп

1

2

 

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Испытания приводного центробежного компрессора

3.1. Стенд приводного центробежного компрессора

На стенде (рис. 4) 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: 150 мм

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

При работе авиационного двигателя вращающий момент передавался ротору компрессора через повышающий планетарный редуктор (мультипликатор) (рис. 4) с передаточным числом 1:6,7.

Редуктор имеет встроенное устройство, разобщающее связь между ротором компрессора и валом двигателя при остановке последнего. На лабораторном стенде 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.

Описание стенда. Компрессор 1 приводится в действие электродвигателем 3, который закреплен на фундаменте таким образом, что его корпус может вращаться в опорах относительно оси ротора.

Рис. 4. 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.

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. раздел 8). 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 посредством изменения тока возбуждения приводного электродвигателя. Частота вращения ротора электродвигателя измеряется электротахометром индукционного типа 6.

3.2. 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.

3.3. 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.  5. Кроме фрагментов характеристики представляют интерес зависимости:

Nк = f(G, ni),

где Nк – потребляемая мощность.

Схематический вид таких зависимостей показан на рис. 6.

Энергетическая часть характеристики

Расходно-напорная часть характеристики

Рис. 5. Составные части характеристики центробежного компрессора: n1> n2> n3...

Кроме определения названных выше данных, 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).

Рис. 6. Схематический вид зависимость мощности компрессора от расхода и частоты вращения: n1> n2> n3

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 ni 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. 7), необходимо полностью открыть заслонку 8 на выходе из накопительной ёмкости компрессора при фиксированном значении n.

При этом положении заслонки и установленном значении частоты вращения ротора двигателя ni могут быть определены все параметры, указанные в таблице 5, и соответственно установлено значение показаний вакуумметра (пьезометра) hс4 на расходомерном сопле.

Внимание! Заслонка 9 в нагнетательном трубопроводе компрессора (рис. 4) при снятии всех точек характеристики фиксируется в полностью открытом положении.

Рис. 7. Желательное расположение опытных точек на фрагменте

расходно-напорной характеристики компрессора.

Режим, соответствующий точке 1 (начало помпажа), устанавливается при тех же оборотах путем медленного закрывания заслонки 8 (рис. 4) 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 5 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. 7):

3.4. Объём и порядок выполнения действий при проведения испытаний 

Объём и порядок выполнения действий при проведения испытаний следующий:

  •  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. 5).
  •  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. 5).
  •  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).
  •  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. 5). Далее установить следующий расчетный перепад и т. д.
  •  Установить вторую заданную частоту вращения и повторить пункты 1…4 для этой частоты.

3.5. Пример построения графиков при оформлении результатов работы

На рис. 8 и 9 показанные зависимости, которые были построены по результатам лабораторного испытания центробежного компрессора.

Рис. 8. Фрагменты расходно-напорной и энергетической характеристики компрессора: режим 1 – n1 = 16750 об/мин; режим 2 – n2 = 13400 об/мин

Рис 9. Дополнительные экспериментальные зависимости, полученные при выполнении лабораторных испытаний центробежного компрессора: режим 1 – n1= 16750об/мин; режим 2 – n2 = 13400об/мин

 

3.6. Пример выполнения таблиц при испытании центробежного компрессора

tо = …оС ; В =…..мм рт.ст.; l = …. м; А = 0,01; Кв = …….; =…. мм рт.ст.; Рст = …..кг.

Таблица 5.

Результаты измерений при испытании центробежного компрессора. (в таблице все давления избыточные)

режима

замера

hн

hс

tк вх

tк вых

nдв

Рвес

Примечания

мм вод.ст.

мм вод.ст.

оС

оС

об/мин

кг

 

1

2

3

4

5

6

7

1

1

2

3

4

Таблица 6.

Результаты обработки испытаний центробежного компрессора  (в таблице все давления абсолютные).

№режима

№ замера

рк

ро

Р вес- Рст

Т’к

То

G

cн

То

Пк

ηад

Li

n

ΔLr

Ni

N

ηм

Па

Па

кг

К

К

кг/с

м/с

К

Дж/(кг·К)

Дж/(кг·К)

кВт

кВт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

1

2

3

 

Таблица 7.

Значения погрешностей определения основных параметров испытаний центробежного компрессора

№ замера

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

2

 

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Испытания роторно-лопастного компрессора

4.1. Стенд роторно-лопастного компрессора (РЛК)

На лабораторном стенде установлен продувочный компрессор двигателя ЯАЗ-204.

Основные данные компрессора

Диаметр окружности выступов роторов, мм 145

Длина роторов, мм 252

Количество ступеней сжатия 1

Тип роторов трёхлопастные, со  спиральной закруткой зубьев

Профиль зубьев симметричный круговой с эпициклоидальными участками по линиям зацепления

Частота вращения ротора на номинальном
режиме работы двигателя, об/мин  3900

Потребляемая мощность, кВт 7,3

Во время работы двигателя на номинальном
режиме компрессор обеспечивает:

расход воздуха при давлении 760 мм рт.ст.и
температуре 20 °
С , кг/с 0,25;

давление нагнетания, МПа 0,12.

Описание стенда. Роторно-лопастной компрессор 1 (рис. 10) приводится в действие электродвигателем постоянного тока 5. Это позволяет плавно регулировать частоту вращения приводного вала. Работа двигателя контролируется по вольтметру 7 и амперметру 8. Компрессор всасывает воздух через всасывающий патрубок 2 из бака-успокоителя 3. В бак воздух поступает через приемную трубу с расходомерной диафрагмой (дроссельной шайбой) 4. После компрессора воздух выходит в нагнетательный патрубок с установленным на его конце дроссельным клапаном 14, которым регулируется сопротивление на выходе из патрубка в атмосферу. При работе компрессора температура воздуха на нагнетании измеряется жидкостным термометром 13 и электронным термометром 9. На всасывании температура воздуха измеряется жидкостным термометром 15 и электронным термометром 9. Расход воздуха определяется по величине перепада на расходомерной шайбе 4, который показывает водяной пьезометр 10. Разрежение на всасывании компрессора определяется с помощью водяного пьезометра 11. Для определения давления нагнетания используется манометр 12. Температура и давление окружающего воздуха определяются на входе в приёмную трубу с помощью жидкостного термометра и барометра.

Рис. 10. Установка с роторно-лопастным компрессором

1 – компрессор; 2 – всасывающий патрубок; 3 – бак-успокоитель; 4 – дроссельная шайба; 5 – электродвигатель; 6 – датчик тахометра; 7, 8 – электроприборы; 9 – электронный термометр; 10 – пьезометр шайбы; 11 – пьезометр на всасывании; 12 – манометр на нагнетании; 13 – дублирующий термометр на нагнетании; 14 – дроссельный клапан; 15 – дублирующий термометр на всасывании.

Внутреннее устройство компрессора показано на рис. 11. Рассматривая компрессор на стенде, следует иметь в виду, что с него снят ряд узлов и деталей, ненужных для проведения лабораторных исследований.

В частности, снят водяной насос 11, регулятор частоты вращения 10, изменена конструкция узла привода.

4.2. Запуск компрессора

1. Включить возбуждение электродвигателя, приводящего  компрессор;

2. Запустить преобразователь тока;

3. После выхода преобразователя на номинальную частоту вращения (определяется по установившемуся шуму агрегата) запускают электродвигатель компрессора. Регулятор тока возбуждения электродвигателя при пуске установить в положение минимальной силы тока.

4.3. Обслуживание установки во время работы

В процессе работы необходимо контролировать давление масла в системе по манометру и проверять на ощупь температурное состояние преобразователя тока. Изменение частоты вращения компрессора производится регулированием тока возбуждения приводного электродвигателя. Изменение производительности компрессора при постоянной частоте вращения осуществляется дросселем 14.

4.4. Остановка компрессора

Остановка лабораторного компрессора после окончания работы производится в следующем порядке:

  •  регулированием тока возбуждения снизить обороты компрессора до полной остановки;
  •  выключить преобразователь тока;
  •  выключить возбуждение электродвигателя, приводящего компрессор.

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.

Максимальная степень повышения давления воздуха компрессором ограничивается допустимой мощностью электродвигателя N = 5,2 кВт. При нормальной работе двигателя рабочий ток не должен превышать 30 А.

4.5. Испытания роторно-лопастного 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 комплексной характеристики компрессора дан на рис. 12а. На ней падающими линиями при ni = const показаны расходно-напорные кривые, а эллипсообразные кривые представляют собой линии постоянных КПД компрессора. Эллипсообразные линии выражают энергетическую составляющую характеристики и могут представляться на отдельном графике, который называют энергетической составляющей характеристики. Фрагмент такой энергетической составляющей характеристики показан на рис. 12б. Соответственно система напорно-расходных кривых может представляться отдельно, без кривых постоянных КПД, и такой график называют расходно-напорной составляющей характеристики.

Рис. 11. Продольный и поперечный разрезы роторно-лопастного

компрессора двигателя ЯАЗ-204:

1 – муфта привода; 2 – шестерня привода; 3 – задняя торцовая плита блока цилиндров двигателя; 4 – валик привода; 5 – фланец ведущей шестерни; 6 – верхняя шестерня привода ротора; 7 – двухрядные шарикоподшипники; 8 и 17 – сальники; 9 – однорядные шарикоподшипники; 10 – валик грузиков регулятора двигателя; 11 – водяной насос двигателя; 12 – верхний ротор; 13 – нижний ротор; 14 – корпус; 15 и 19 – крышки; 16 и 18 – торцовая плита; 20 – нижняя шестерня привода ротора; 21 – топливный насос двигателя; 22 – корпус привода; 23 – вал привода.

Он будет иметь вид, соответствующий левой части рис. 12, но без кривых КПД. Кроме фрагментов характеристики представляют интерес зависимости:

Nк = f(G, ni),

где: Nк – потребляемая мощность. Схематический вид таких зависимостей показан на рис. 13.

4.5.1. Особенности проведения испытаний

При испытании роторно-лопастного компрессора необходимо учитывать, что этот компрессор, как и все объёмные компрессоры, не имеет помпажной зоны в отличие от центробежного компрессора. Ещё одним отличием от центробежного компрессора является то, что при постоянной частоте вращения роторов при закрывании дросселя на нагнетании мощность роторно-лопастного компрессора возрастает. При этом Пк увеличивается, а расход воздуха уменьшается.

Рис. 12.

а – комплексная характеристика роторно-лопастного компрессора;

б – энергетическая составляющая характеристики

Рис. 13. Схематический вид зависимость мощности компрессора от расхода и частоты вращения: n1> n2> n3

Поэтому ограничение на закрывание дросселя здесь связано не с появлением помпажных явлений, как у центробежного компрессора, а с возможным превышением нагрузок на двигатель и элементы конструкции компрессора. В частности, для данной установки ограничением является величина рабочего тока двигателя, которая не должна превышать 30 А.

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 ni 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. 14), необходимо полностью открыть дроссель 14 на выходе из компрессора при фиксированном значении n.

Рис. 14. 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 8, и соответственно установлено значение показаний пьезометра hш4 на расходомерной диафрагме (дроссельной шайбе) 4.

Режим, соответствующий точке 1 (предел по нагружению электродвигателя), устанавливается при тех же оборотах путем медленного закрывания дросселя 14 (рис. 10) до предельных показаний амперметра двигателя. После этого положение дросселя фиксируют для выдержки режима № 1, и после его стабилизации заносят в таблицу 8 значения всех указанных в ней параметров, включая показания пьезометра hш4 на расходомерной диафрагме 4.

Для получения точек 2 и 3 с желательным удалением от соседних по величине расхода воздуха следует предварительно вычислить те значения перепадов на расходомерном устройстве (дроссельной шайбе) hшi, которые затем должны быть установлены путем регулирования положения дросселя при организации режимов №2 и №3. Расчёты hшi выполнять по формулам:

Если число точек равно i, то для точки с номером:

4.5.2. Порядок испытания

Сами испытания выполняются в следующем порядке:

  •  Установить максимальный расход воздуха через компрессор (дроссель на нагнетании открыт полностью) при заданной частоте вращения. Стабилизировать режим. Показателем стабилизации считать неизменность температуры воздуха на нагнетании компрессора в течение 3-х минут. Выполнить измерения всех параметров, указанных в табл. 8 и зафиксировать в ней результаты измерений;
  •  Установить минимальный расход воздуха через компрессор. Для этого, поддерживая постоянную частоту вращения роторов, медленно закрывать дроссель на нагнетании до предельных значений показаний амперметра двигателя (30 А);
  •  Имея максимальный и минимальный перепады давлений на дроссельной шайбе, рассчитать перепады на промежуточных режимах, используя приведенную выше зависимость и рис. 14;
  •  Установить один из расчетных перепадов давлений на расходомерном устройстве, стабилизировать режим на заданной частоте вращения, выполнить все измерения. Далее установить следующий расчетный перепад и т.д.;
  •  Установить вторую заданную частоту вращения и повторить пункты 1…4 для этой частоты.

Образец выполнения необходимых зависимостей показан на рис. 15 и 16. Все численные результаты заносить в таблицы, формы которых должны отвечать образцам (см табл. 8…10).

Рис. 15. Фрагменты характеристики роторно-лопастного компрессора:

; 

Рис. 16. Дополнительные зависимости, характеризующие работу роторно-лопастного компрессора

 

tо = …оС; В =… мм рт.ст.; Цена деления манометра (ЦДМ) =… ; КМ  =… ; Кв = …; В =… мм рт.ст.;  = … кг/см2; А = 0,01;

Таблица 8.

Результаты измерений при испытании роторно-лопастного компрессора. (в таблице все давления избыточные).

режима

замера

рман

hвс

tк

tвс

nдв

U

I

Примечания

кг/см2

мм в.ст.

оС

оС

об/мин

В

А

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1

2

Таблица 9.

Результаты обработки испытаний роторно-лопастного компрессора (в таблице все давления абсолютные)

режима

замера

nдв

рк

рвс

Т’к

Т’вс

G

cн

свс

Тк

Твс

Пк

ηад

Li

n

ΔLr

Ni

N

Прим.

об/

мин

Па

Па

К

К

кг/с

м/с

м/с

К

К

Дж/(кг·К)

Дж/(кг·К)

кВт

кВт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

1

2


Таблица 10.

Значення погрешностей определения основных параметров испытаний роторно-лопастного компрессора.

№ замера

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

 

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Испытания центробежного насоса

5.1. Стенд для испытаний центробежного насоса

Центробежный насос 1 установлен на специальном стенде (рис. 17), где имеется приёмный резервуар 2, из которого насос всасывает воду. После насоса вода поступает через дроссельный клапан 7 по напорному трубопроводу к трёхходовому крану 6, которым можно направлять воду либо в мерный бак 5, либо снова в приёмный резервуар 2, в зависимости от положения пробки крана 6. После заполнения мерного бака при измерении производительности насоса вода из мерного бака 5 может сливаться через клапан 4. Центробежный насос 1 приводится в действие от двигателя постоянного тока 13, который позволяет устанавливать любую частоту вращения приводной шестерни насоса путём изменения тока возбуждения. Двигатель установлен по схеме мотор-весов, при которой его реактивный момент измеряется с помощью усилия на рычаге 14, опирающегося на тарелку весов 15 (см. рис. 17).

Частота вращения электродвигателя определяется электротахометром 12. Измерение момента и частоты вращения позволяет определять потребляемую мощность насоса с высокой точностью. На стенде имеются манометр 11 и вакуумметр 10 для измерения давления на нагнетании и разрежения на всасывании при работе насоса. Перед пуском насос и его приёмный патрубок заливаются водой через клапан 8.

Чтобы вода не ушла в расходный бак, трубопровод перед пуском закрывается клапаном 3, который имеет дистанционный привод. Для спуска воздуха из насоса при заливке используется клапан 9.

Принципиальная схема устройства центробежного насоса показана на рис. 18.

Центробежный насос должен начинать работу при полностью залитых водой межлопастных каналах колеса и всасывающем трубопроводе. При этом насос может располагаться как под уровнем воды в приёмном баке, так и выше этого уровня. На установке насос стоит над уровнем воды в расходном баке. В этом случае перед его запуском необходимо закрыть клапан 3, открыть клапан спуска воздуха 9 и залить воду через клапан 8 до выхода её чрез клапан 9, после чего закрыть клапана 9 и 8. Дроссель 7 перед пуском насоса может быть закрыт, это уменьшает пусковые нагрузки на двигателе.

Рис. 17. Схема стенда для испытаний центробежного насоса:

1 – насос; 2 – расходный резервуар; 3 – клапан на всасывающем патрубке; 4 – клапан для спуска воды из мерного бака; 5 – мерный бак; 6 – трёхходовой кран; 7 – дроссельный клапан; 8 – клапан для заливки водой; 9 – клапан для спуска воздуха; 10 – вакуумметр; 11 – манометр; 12 – тахометр; 13 – электродвигатель; 14 – рычаг; 15 – весы.

Рис. 18. Схема одноступенчатого центробежного насоса:

1 – приёмный патрубок; 2 – рабочая лопатка; 3 – задний диск; 4 – улитка; 5 – передний диск; 6 – ступица колеса; 7 – нагнетательный патрубок.

Одновременно закрытие дросселя ведёт к предельному росту давления нагнетания при данной частоте вращения. Если рост давления не имеет значения, как, например, для данной установки, дроссель лучше закрыть. В иных случаях он может быть открыт полностью или частично. После указанных действий запустить двигатель насоса и вывести его на заданные обороты. Затем открыть клапан 3 на всасывании. При нормальной работе насоса после этого через несколько секунд должны установиться постоянные значения давления нагнетания и разрежения на всасывании. Если этого не происходит, двигатель остановить и запуск повторить.

5.1.1. Запуск и обслуживание центробежного насоса

Во время работы насоса допустимо изменять положение дросселя от полностью открытого до полностью закрытого состояния. Таким способом можно регулировать подачу насоса в широких пределах при постоянной частоте вращения двигателя. Это не нарушает нормальной работы установки.

Внимание! Вода движется в трубах с существенной скоростью, при этом в движение вовлекаются значительные массы воды, содержащиеся в трубопроводах. При резком закрывании проходных сечений трубопроводов и соответственно резком изменении скорости воды эти массы способны выделять значительное количество энергии, вызывающее явно слышимые стуки и удары в трубах, разрушения слабых участков трубопроводов – выбиваются прокладки, рвутся дюриты и т.п. Здесь проявляется действие так называемого водяного тарана. Чтобы избежать таких явлений, не рекомендуется быстро изменять положение пробки крана 6, в процессе чего возможно быстрое, пусть и кратковременное перекрывание трубопроводов. Рукоятку крана 6 при замерах расхода воды следует поворачивать медленно, плавно.

5.2. Цель испытаний центробежного насоса

Целью испытаний центробежного насоса является получение фрагментов его характеристики в виде зависимостей L = f(Q) и η = f(Q) (рис. 19) для различных частот вращения ротора. Кроме этих зависимостей практический интерес могут представлять зависимости вида N = f(Q) при разных частотах вращения (рис. 20), которые также должны быть получены студентами при выполнении данной работы.

Рис. 19. Фрагменты напорно-расходной (а) и энергетической (б) частей характеристики:

n1 = 1350 об/мин, n2 =1150 об/мин

Рис. 20 Зависимость полезной мощности от расхода и частоты вращения ротора:

n1 = 1350 об/мин, n2 =1150 об/мин

Для равномерного распределения экспериментальных точек по кривым L = f(Q) и η = f(Q) при n = сonst (рис. 19, 20) можно использовать то обстоятельство, что L пропорциональна pн. В этом случае для обеспечения нужной равномерности каждый последующий режим замеров должен отличаться от предыдущего примерно на равную величину изменения давления нагнетания, которое следует заранее выбрать и затем устанавливать по манометру с помощью дроссельного клапана на нагнетании при работе насоса. Испытания должны проводиться каждой бригадой при одной-двух частотах вращения в описанной ниже последовательности.

5.3. Порядок проведения испытаний

  •  Установить первую заданную частоту вращения ротора. Полностью закрыть дроссельный клапан, сохраняя установленную частоту вращения ротора (режим соответствует точке 1 на рис. 19а). Через 2 мин выполнить замеры всех параметров, указанных в таблице 11.
  •  Поддерживая частоту вращения ротора неизменной, открыть полностью дроссельный клапан на нагнетательном трубопроводе (режим соответствует точке 4 на рис. 19а). Через 2 мин выполнить замеры всех параметров, указанных в табл. 11. Для измерения расхода воды необходимо краном 6 направить воду в мерный бак и определить время его заполнения по мерному стеклу, выбрав заполняемый объём в соответствии с рекомендациями по определению расхода объёмным способом. После замера направить воду краном 6 в расходный резервуар, а воду из мерного бака слить с помощью клапана 4. Рукоятку трёхходового крана 6 поворачивать плавно, медленно!
  •  Замеры расхода объемным способом выполнить на режиме трижды.
  •  Зная показания манометра на первом (максимальное давление, точка 1, рис. 19а) и втором (минимальное давление, точка 4) режимах, рассчитать показания манометра для точек 2 и 3, равноудалённых от точек 1 и 4 (см рис. 19а). Для этого можно использовать формулу:

,

где i – номер точки.

Нумерацию точек принимать в соответствии с рис. 19а.

  •  При той же частоте вращения роторов установить на манометре 8 с помощью дросселя 7 давление р2, выждать 1-2 мин, выполнить все замеры. Далее установить давление р3 и выполнить все замеры. Замеры расходов объемным способом выполнять на всех режимах трижды.
  •  Установить вторую частоту вращения ротора. Повторить пункты 1…4 при новой постоянной частоте вращения ротора.

Все результаты измерений и расчётов занести в табличные формы (см табл. 11…13). 

 

Перед таблицами должны быть приведены следующие данные: дата проведения испытаний, давление окружающего воздуха, температура окружающего воздуха, l - длина рычага мотор-весов, м; Рст- усилие на тарелке весов при выключенном двигателе, кгс; цена деления мерного бака, л/дел.; максимальное значение шкалы манометра,  кг/см2; максимальное значение шкалы вакуумметра, мм.рт.ст; цена деления шкалы тахометра, об/мин/дел., классы точности измерительных приборов.

Таблица 11.

Результаты измерений величин при испытании центробежного насоса

режима

τ зап, с.

V бака

pман

pвак

Р вес

n

Примечания

1

2

3

дел.

кг/см2

дел.

г

дел.

1

2

3

Таблица 12.

Результаты обработки данных при испытаниях центробежного насоса

режима

pн

pв

Vбака

τ зап ср

Q

Q

L

Nп

Р вес- Рст

N

η

n

Примечания

Па

Па

м3

с

м3

м3

Дж/кг

кВт

кг

кВт

%

об/мин

 

1

 

2

 

3

 


Таблица 13.

Результаты определения погрешностей при испытаниях центробежного насоса

режима

 

δQ

ΔQ

δL

ΔL

δNп

ΔNп

δN

ΔN

δη

Δη

Примечания

%

м3/г

%

кДж/кг

%

кВт

%

кВт

 

%

 

1

 

2

 

Результаты испытаний подписывает преподаватель или учебный мастер.

 

6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Испытания шестеренного насоса

6.1.Стенд для испытаний шестерённого насоса.

Шестерённый насос 1 установлен на специальном стенде (рис. 21), где имеется приёмный резервуар 2, из которого насос всасывает масло. После насоса масло поступает через дроссельный клапан 3 по напорному трубопроводу к трёхходовому клапану 4, которым можно направлять масло либо в мерный бак 5, либо снова в приёмный резервуар 2, в зависимости от положения пробки клапана 4. После заполнения мерного бака при измерении производительности насоса масло из мерного бака 5 может сливаться через клапан 6. Шестерённый насос 1 приводится в действие от двигателя постоянного тока 9, который позволяет устанавливать различные частоты вращения шестерен насоса путём изменения тока возбуждения. Двигатель установлен по схеме мотор-весов, при которой его реактивный момент измеряется с помощью усилия на рычаге 11, опирающегося на тарелку весов 12 (см. рис. 21). Частота вращения электродвигателя определяется электротахометром 10. Измерение момента и частоты вращения позволяет определять потребляемую мощность насоса с высокой точностью. На стенде имеются манометр 8 и вакуумметр 7 для измерения давления на нагнетании и разрежения на всасывании при работе насоса. Принципиальная схема шестерённого насоса показана на рис. 22.

6.1.1. Запуск и обслуживание шестерённого насоса

Шестерённый насос относится к объёмным насосам. Как все объёмные насосы, он обладает так называемым «сухим всасыванием». При сухом всасывании возможно подсасывание жидкости из бака, расположенного ниже среза приёмного патрубка при пустом (незаполненном жидкостью) всасывающем трубопроводе. В этом случае насос вначале откачивает воздух из приёмного трубопровода, а затем, когда столб масла подойдёт к рабочим органам, начинает перекачивать масло. Чтобы обеспечить сухое всасывание, перед началом работы шестерни насоса и внутренняя поверхность корпуса должны быть хорошо смазаны перекачиваемой жидкостью. В данном случае насос перекачивает масло, которое длительное время хорошо удерживается на шестернях и внутренних поверхностях корпуса после того, как выполнялась предыдущая работа. Соответственно проблема предварительной смазки насоса при его постоянной эксплуатации практически отсутствует. Если же насос длительно не эксплуатируется, то его перед началом работы заливают маслом через воронку 13 при закрытом клапане 14 на всасывании. Клапаны 3 и 4 при заливке следует держать в таком положении, чтобы воздух мог свободно выходить из насоса. Дроссель 3 перед пуском насоса должен быть полностью открыт, а кран 4 установлен в положение перепуска масла в приёмный резервуар. После этого запустить двигатель насоса и вывести его на заданные обороты. При нормальной работе насоса через несколько секунд после запуска должны установиться постоянные значения давления нагнетания и разрежения на всасывании.

Рис. 21. Схема стенда для испытаний шестерённого насоса:

1 – насос; 2 – приемный резервуар; 3 – дроссельный клапан; 4 – трёхходовой клапан; 5 – мерный бак; 6 – клапан сливной; 7 – вакуумметр; 8– манометр; 9 – электродвигатель;10 – тахометр; 11 – рычаг; 12 – весы: 13 – воронка; 14 – клапан на всасывании; 15 – предохранительный клапан

Внимание! У всех объёмных насосов полное перекрытие нагнетательного трубопровода во время работы вызывает запредельный рост давления нагнетания, при котором или срабатывает предохранительный клапан 15, или останавливается двигатель при одновременной перегрузке всех деталей насоса и гидравлической арматуры перед дросселем. Поэтому работа насоса при полном закрытии нагнетательного трубопровода не допускается, а любое частичное дросселирование нагнетательного трубопровода следует выполнять при одновременном внимательном контроле нагрузки двигателя и давления нагнетания.

Рис. 22. Принципиальная схема шестерённого насоса:

1 – полость всасывания, 2 – полость нагнетания

Во время обслуживания при работе следует иметь в виду, что изменение производительности данного насоса обеспечивается регулированием частоты вращения двигателя. Изменение давления нагнетания (вследствие дросселирования) мало влияет на производительность насоса при постоянной частоте вращения. Регулирование проходного сечения дросселя 3 позволяет изменять избыточное давление нагнетания насоса от минимального значения (близкого к нулю) до предельно разрешённого (6 кг/см2 ).

6.2. Общие указания к выполнению работы

Целью испытаний шестеренного насоса является получение фрагментов его характеристики в виде зависимостей: L = f(Q) и η = f(L) (рис. 23) для различных частот вращения шестерен. Выбор величины L в качестве аргумента при получении энергетической характеристики шестеренных насосов объясняется малыми изменениями Q в функции L при n = const для этих насосов. Кроме этих зависимостей практический интерес могут представлять зависимости вида N = f(L) при разных частотах вращения (рис. 24), которые также должны быть получены студентами при выполнении данной работы.

Для равномерного распределения экспериментальных точек по кривым L = f(Q) и η = f(L) при n = сonst (рис. 23, 24) можно использовать то обстоятельство, что L почти прямо пропорциональна pн. В этом случае для обеспечения нужной равномерности каждый последующий режим замеров должен отличаться от предыдущего на равную величину изменения давления нагнетания, которое следует заранее выбрать и затем устанавливать по манометру с помощью дроссельного клапана на нагнетании при работе насоса. Испытания должны проводиться каждой бригадой при одной-двух частотах вращения в описанной ниже последовательности.

а)

б)

Рис. 23. Фрагменты напорно-расходной а) и энергетической б) частей характеристики: n1 = 700 об/мин, n2 = 800 об/мин

Рис. 24. Зависимость мощности насоса от удельной работы и частоты вращения: n1 = 700 об/мин, n2 = 800 об/мин

Внимание!

  •  Подача шестеренного насоса при постоянном напоре существенно зависит от температуры его деталей и температуры перекачиваемого масла. Для получения корректной характеристики насоса указанные температуры желательно поддерживать постоянными во время испытаний.
  •  Как уже отмечалось, избыточное дросселирование может приводить к перегрузкам и даже к остановкам двигателя. Это может произойти во время измерения расхода объёмным способом, при медленном изменении положения пробки трёхходового крана, когда нагнетательный трубопровод в какой-то момент будет перекрыт. Поэтому при измерении расходов во избежание остановок двигателя следует переключать трёхходовой кран 4 рывком, как можно быстрее.

6.3. Порядок проведения испытаний

1. Открыть полностью дроссельный клапан на нагнетательном трубопроводе. Установить заданную частоту вращения шестерен. Через 1-2 мин выполнить измерение расхода и замеры всех прочих параметров, указанных в табл. 14. Для измерения расхода трёхходовым краном 4 направить масло в расходный бак 5, а клапан 6 закрыть. Далее измерить время заполнения бака от начального деления мерного стекла до конечного, установленного в соответствии с рекомендациями раздела 8. Замеры расходов объемным способом на всех режимах выполнять трижды.

Внимание! На этом и последующих режимах все измерения выполнять в то время, когда масло поступает в измерительный бак. На этом режиме насос получает дополнительное сопротивление на нагнетании, связанное с подключением вертикального участка трубопровода, направляющего масло в бак. Именно в это время следует поддерживать заданную частоту и давление нагнетания. В период, когда масло направляется трёхходовым краном в приёмный бак, а мерный бак опорожняется, не следует обращать внимание на некоторое изменение давления нагнетания насоса и частоты вращения и выполнять их подрегулирование. Сделанное указание связано с конструктивными особенностями данного стенда.

2. Поддерживая заданную частоту вращения шестерен, установить давление нагнетания 1 кгс/см2 регулированием проходного сечения дроссельного клапана 3. Через 1-2 мин выполнить замеры так же, как и на предыдущем режиме. Все измерения выполнять в то время, когда масло поступает в измерительный бак.

3. При той же частоте вращения роторов установить давление 2 кгс/см2, выждать 1-2 мин, выполнить все замеры. Далее установить 3 кгс/см2, выполнить все замеры и т.д., до предельного, оговоренного руководителем, давления нагнетания.

4. Все результаты расчётов представить в виде табличных форм (образцы см табл. № 14…16).

 

Перед таблицами должны быть приведены следующие данные: дата проведения испытаний, давление окружающего воздуха, температура окружающего воздуха , lдлина рычага мотор-весов, м; Рст- усилие на тарелке весов при выключенном двигателе, кг; цена деления расходного бака (ЦРБ), л/дел; предельное значение шкалы манометра, кг/см2; предельное значение шкалы вакуумметра,  мм.рт. ст; цена деления шкалы тахометра (ЦДТ), об/мин/дел, классы точности измерительных приборов. 

Таблица 14.

(Пример) Результаты измерений параметров при испытании центробежного насоса от 12.12.06

В = 765 мм.рт. ст.; t = 16,5 оС;

l =0, 410 м; Рст = 0,33 кг; ЦРБ = 5 л/дел; =10 кг/см2;  = 500 мм рт. ст.; ЦДТ = 2 (об/мин)/дел; Kман  = 0,4;

Квак  = 2,5.

режима

 

τ зап,,

 с.

V бака

pман

pвак

Р вес

n

Примечания

1

2

3

дел

дел

дел

кг

дел

1

45,14

45,49

45,43

45,46

2

15,7

1,535

1600

 

2

45,85

45,3

45,77

45,54

4

15,1

1,675

1600

 

3

45,45

45,3

45,25

45,28

6

14,3

1,795

1600

 

4

43,64

45,62

45,14

45,38

8

14,2

1,93

1600

 

5

44,7

45,43

45,03

45,23

10

14,1

2,09

1600

 

6

51,43

50,53

50,12

50,33

2

11,5

1,315

1400

 

7

48,09

50,1

50,5

50,3

4

12,1

1,5

1400

 

8

49,5

50,2

50,1

50,15

6

12,2

1,65

1400

 

9

50,54

50,16

50,68

50,42

8

11,3

1,765

1400

10

49,06

50,15

50,35

50,25

10

11,5

1,92

1400

Результаты испытаний подписывает преподаватель или учебный мастер.


Таблица 15.

(Пример) Результаты обработки данных при испытаниях шестерённого насоса

режима

pн

pв

Vбака

τзап ср

Q

Q

L

Nп

Р вес- Рст

N

η

n

Примечания

 

Па

Па

л

с

м3

л/мин

кДж/кг

кВт

кг

кВт

%

об/мин

 

1

98000

41856,2

0,025

45,46

0,0005

33,00

156,26

0,077

1,205

0,406

19,0

800

 

2

196000

40256,6

0,025

45,54

0,0005

32,94

263,97

0,130

1,345

0,453

28,6

800

 

3

294000

38123,8

0,025

45,28

0,0006

33,13

371,09

0,183

1,465

0,493

37,2

800

 

4

392000

37857,2

0,025

45,38

0,0006

33,05

480,29

0,237

1,6

0,539

44,0

800

 

5

490000

37590,6

0,025

45,23

0,0006

33,16

589,49

0,292

1,76

0,592

49,2

800

 

6

98000

30659

0,025

50,33

0,0005

29,81

143,75

0,064

0,985

0,332

19,3

700

 

7

196000

32258,6

0,025

50,3

0,0005

29,82

255,04

0,113

1,17

0,394

28,8

700

 

8

294000

32525,2

0,025

50,15

0,0005

29,91

364,83

0,163

1,32

0,444

36,6

700

 

9

392000

30125,8

0,025

50,42

0,0005

29,75

471,65

0,209

1,435

0,483

43,3

700

10

490000

30659

0,025

50,25

0,0005

29,85

581,74

0,259

1,59

0,535

48,4

700


Таблица16.

(Пример) Результаты вычислений погрешностей параметров, полученных при испытаниях шестерённого насоса

режима

δQ

ΔQ

δL

ΔL

δNп

ΔNп

δN

ΔN

δη

Δη

Примечания

 

%

л/мин

%

Дж/кг

%

кВт

%

кВт

%

 

1

4,44

1,465

0,06

9,367

0,124

9,56

2,9

0,0118

3,028

0,574

 

2

4,439

1,462

0,044

11,52

0,108

14

2,73

0,0124

2,839

0,813

 

3

4,442

1,472

0,037

13,66

0,101

18,6

2,61

0,0129

2,71

1,008

 

4

4,441

1,468

0,033

15,85

0,097

23,1

2,49

0,0134

2,591

1,139

 

5

4,442

1,473

0,031

18,03

0,095

27,7

2,38

0,0141

2,475

1,218

 

6

4,397

1,311

0,063

9,117

0,127

8,14

3,27

0,0109

3,402

0,656

 

7

4,398

1,311

0,044

11,34

0,108

12,3

2,95

0,0116

3,062

0,882

 

8

4,399

1,316

0,037

13,54

0,101

16,5

2,76

0,0123

2,86

1,048

9

4,397

1,308

0,033

15,67

0,097

20,3

2,64

0,0127

2,735

1,185

10

4,398

1,313

0,031

17,88

0,095

24,5

2,5

0,0134

2,596

1,257

 

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН

7.1. Определение давлений воздуха

Обычные манометры любых установок измеряют избыточное давление, т. е.:

.

При вычислениях в дальнейшем по формулам всех параметров, куда входят давления, необходимо использовать абсолютные значения давлений. Для получения абсолютных давлений необходимо к избыточным давлениям прибавить показания барометра, т. е.:

.

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:

1кг/см2 = 98000 Па;

1мм рт.ст. = 133,3 Па;

1мм вод.ст. = 1кг/м2 = 9,8 Па.

7.2. Определение степеней повышения давления в компрессорах

Степень повышения давления любого компрессора, который работает со штатной конструкцией воздухоприёмного участка, 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.:

.

Обычно шкала барометра проградуирована в миллиметрах ртутного столба.

Если при испытаниях компрессора используется входной участок специальной конструкции с увеличенным сопротивлением (для объёмных компрессоров это именно так: на входе стоят баки-успокоители и перед ними расходомерное сужающее устройство), то степень повышения давления (для поршневого и роторно-лопастного компрессоров) следует определять по формуле:

,

где pвс – абсолютное статическое давление воздуха перед всасывающим окном компрессора.

Величина давления на всасывании вычисляется по выражению:

,

где pвак – показания вакуумметра.

На стенде РЛК в качестве вакуумметра используется водяной пьезометр. Величина разрежения по пьезометру соответствует высоте водяного столба между менисками hвс. С учётом этого абсолютное давление на всасывании компрессора должно определяться по формуле:

.

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 стенде РЛК для измерения давления нагнетания используется пружинный манометр. Избыточное давление по манометру соответствует отсчёту по его шкале рман. С учётом этого абсолютное давление нагнетания компрессора должно определяться по формуле:

.

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

.

Например, если рман = 0,1 кг/см2, В = 750 мм рт.ст., hвс = 200 мм вод.ст., то в системных одинаковых единицах получим: рман = 9800 Па, В = 100000 Па, hвс = 1960 Па. В этом случае:

.

При вычислении Пк для двухступенчатого поршневого компрессора имеет смысл учитывать, что разрежение перед компрессором очень мало по сравнению с давлением нагнетания первой ступени. Соответственно для него допустимо принять:

Давление нагнетания для него равно давлению за второй ступенью.

Соответственно:

.

Для поршневого компрессора степени повышения давления по ступеням определяются по формуле:

.

В этой формуле в качестве рнi и рвсi следует принимать абсолютные давления в полостях после и перед ступенями соответственно. При этом давление нагнетания первой ступени будет равно давлению всасывания второй. Для первой ступени рвсi = В. В такой постановке вычисляемые степени повышения давления будут внешними степенями в отличие от внутренних, которые определяют величину повышения давления внутри цилиндров ступеней.

Например, если давление после первой ступени рман1 = 3 кг/см2, после второй рман2 = 6 кг/см2, В = 750 мм рт.ст., то в одинаковых системных единицах получим: рман1 = 0,3 МПа, рман2 = 0,6 МПа, В =0,1 МПа.

При этих исходных данных получим абсолютные давления:

рн1 = 0,3 + 0,1 = 0,4 МПа;

рн2 = 0,6 + 0,1 = 0,7 МПа;

рк = рн2 = 0,6 + 0,1 = 0,7 МПа;

рвс1 = В = 0,1 МПа;

рвс2 = рн1 = 0,3 + 0,1 = 0,4 МПа.

Тогда:

;

;

.

Степень повышения давления центробежного компрессора, где нет предвключённого участка с повышенным сопротивлением, определяется по формуле:

,

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

На стенде центробежного компрессора 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:

.

Например, если hн = 1000 мм в.ст., В = 750 мм рт.ст., то в системных одинаковых единицах получим: hн = 9800Па, В = 100000 Па. В этом случае:

.

7.3. Определение расхода воздуха

Расход воздуха в компрессорах может определяться различными способами.

Один из наиболее распространенных состоит в применении сужающих устройств – диафрагм или сопел, устанавливаемых обычно внутри трубопровода, по которому движется воздух. Установка сужающих устройств на всасывании удобнее в связи с тем, что плотность воздуха перед этим устройством практически не зависит от режима работы компрессора. Иногда установка сужающего устройства на всасывании невозможна из-за недостатка места или невозможности работать без штатного глушителя. Тогда сужающее устройство устанавливается на нагнетании. В этом случае плотность воздуха будет зависеть от режима работы компрессора.

Расход воздуха через сужающее устройство вычисляют по формуле:

кг/с,

где А – расчетный коэффициент, учитывающий геометрические, физические и конструктивные данные сужающего устройства. Значения коэффициентов нанесены на боковых поверхностях баков-успокоителей стендов;

 hш – разность статических давлений до и после устройства (для сопла – до него и в самом узком месте сопла, при этом hш hс), мм вод.ст.

Плотность воздуха на входе в устройство:

кг/м3,

где Рш , Тш – абсолютное давление и температура воздуха перед устройством;

Па и К соответственно (для всех компрессорных стендов в лаборатории это параметры окружающего воздуха, т.е. Рш = В, Тш= То); R – удельная газовая постоянная воздуха, 287 Дж/(кг·К).

Поскольку сужающие устройства нормально работают в установившемся потоке, а для объемных компрессоров характерны значительные пульсации, между сужающим устройством и объемными компрессорами устанавливаются баки-успокоители.

Расход воздуха в поршневых компрессорах среднего и высокого давления может определяться методом заполнения баллонов известной емкости.

Для этого используется уравнение состояния

, (1)

Где Vб – объем баллона, м3;

 Gб – масса воздуха в баллоне, кг;

 R – удельная газовая постоянная воздуха, 287 Дж/(кг·К);

 Тб – температура воздуха в баллоне, К;

 рб – давление воздуха в баллоне, Па.

Записав уравнения (1) для двух последовательных значений рб, можно установить изменение массы воздуха в баллонах Gб, связанной с изменением давления в баллонах, за известное время заполнения баллона τi от первого выбранного давления рб до последующего рб+1. На этой основе можно определить среднюю производительность компрессора за время τi:

Величина Тб меняется несущественно, поэтому при выводе формулы для G считаем ее постоянной и равной температуре окружающего воздуха.

Установленная таким образом производительность должна быть отнесена к среднему за время τi давлению в баллонах. При малом изменении это давление находим как среднее арифметическое:

Объёмная производительность рассчитывается по формуле:

,

где: ρo= po/(R·To) – плотность воздуха на всасывании, кг/м3.

Учитывая изложенное ранее, можно записать:

(2)

При расчетах Q по формуле (2) допустимо считать То = Тб, если баллоны и компрессор находятся в помещении с одинаковой температурой. Если время заполнения подставлять в секундах, то Q по (2) будет иметь размерность м3/с.

7.4. Теоретическая производительность поршневого компрессора

Теоретическая производительность определяется в зависимости от конструктивных данных компрессора по формуле:

, м3/ч,

Где Vh – объем цилиндра первой ступени, освобождаемый ходом поршня от ВМТ до НМТ для 1-й ступени, м3;

 nк – частота вращения коленчатого вала компрессора, об/мин;

 χ – число рабочих полостей 1-й ступени;

 i – число цилиндров 1-й ступени.

.

7.5. Определение коэффициента подачи объемных компрессоров

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле:

где Q – действительная производительность компрессора;

 Qт – теоретическая производительность компрессора.

7.6. Определение полной внутренней работы центробежного и роторно-лопастного компрессоров

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;

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

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 центробежный 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 для центробежного компрессора приближённо принимаем:

, Дж/(кг·К).

Для роторно-лопастного компрессора температура перед компрессором должна учитывать влияние предвключённого бака и расходомерного устройства со значительным сопротивлением. Соответственно для него вместо  подставляется , которая измеряется перед всасывающим окном компрессора:

, Дж/(кг·К).

7.7. Определение адиабатного КПД компрессоров

Для неохлаждаемых газодинамических компрессоров без дополнительного входного участка, а в нашем случае для центробежного компрессора, адиабатный КПД вычисляется по формуле:

Для неохлаждаемого роторно-лопастного компрессора с дополнительным сопротивлением на всасывании адиабатный КПД вычисляется по формуле:

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

 Tк, Tо и Tвс – абсолютные температуры воздуха на нагнетании, окружающей среды и на всасывании, К.

Известны рекомендации, по которым названные температуры принято считать как статические температуры потока. Учитывая физический смысл записанных выражений, их правильнее определять как температуры заторможенного потока. В этом случае они практически равны температурам, измеряемым спаями термопар, . Следует отметить, что разница в результатах определения КПД тем или иным путём для измеряемых уровней Пк несущественна.

7.8. Определение среднего показателя политропы сжатия в роторно-лопастном и центробежном компрессорах

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,

где f2 – площадь сечения нагнетательного патрубка,

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

Температура на всасывании компрессора определяется аналогично:

К.

Скорость воздуха на всасывании:

м/с.

Сечения нагнетательного и всасывающего патрубков роторно-лопастного компрессора в данном случае одинаковы, имеют форму прямоугольников с размерами 100×190 мм. Для центробежного компрессора следует принимать Tвс = Tо, а при определении Tк учитывать, что нагнетательный патрубок имеет цилиндрическую форму сечения с внутренним диаметром, равным 0,05 м.

7.9. Определение значения удельной величины газодинамических потерь в роторно-лопастном и центробежном компрессорах

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, Tвс соответствуют абсолютным статическим температурам воздуха на нагнетании и всасывании компрессоров с учётом особенностей их входных участков.

7.10. Определение мощности, потребляемой компрессорами

Мощность, затрачиваемая на привод поршневого компрессора, определяется по формуле:

кВт,

где U и I –значения линейных напряжений и фазной силы тока;

ηэл – полный КПД электродвигателя (определяется по графику (рис. 25) в зависимости от процента загрузки электродвигателя);

 ηпер – КПД передачи (ηпер= 0,94)

 сos φ – косинус угла сдвига фаз электродвигателя (равен 0,8).

Полезная (внутренняя) мощность центробежного компрессора вычисляется по формуле:

Вт.

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

кВт,

где l – длина рычага мотор-весов, м (см. рис. 26);

 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.

Рис. 25. Зависимость КПД электродвигателя переменного тока от его нагрузки

Рис. 26. Схема мотор-весов

Полезная (внутренняя) мощность роторно-лопастного компрессора вычисляется по формуле:

Вт.

Мощность, получаемая роторно-лопастным компрессором от электродвигателя (мощность привода), находится по формуле:

кВт,

где ηэл - КПД электродвигателя (определяется по графику на рис. 27 в зависимости от частоты вращения и нагрузки электродвигателя).

Механический КПД компрессоров.

.

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.

Рис. 27. Изменение КПД электродвигателя роторно-лопастного компрессора в зависимости от частоты вращении (об/мин) и потребляемой мощности:

1 - 750; 2 - 1000; 3 - 1250; 4 - 1500; 5 - 1700; 6 - 1800; 7 - 1900; 8 – 2200


8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
РАБОТЫ НАС
ОСОВ

8.1. Определение мощности привода

Приводы всех насосов на лабораторных стендах выполнены по схеме мотор-весов (см. рис. 26), подобно приводу центробежного компрессора. Соответственно определение мощности привода выполняется совершенно аналогично, по той же формуле.

8.2. Определение расхода жидкости

Дня измерения расходов жидкости используется объемный метод. На стендах имеются мерные баки, количество жидкости в которых определяется по шкалам мерных стёкол. Зная время заполнения бака от одного деления шкалы до другого, находят производительность по формуле:

м3/с,

где Vб – объем, заполняемый жидкостью между отмеченными делениями на мерном стекле, м3;

 τзап – время заполнения, с.

С целью обеспечения точных измерений рекомендуется задаваться целым числом делений на мерных стеклах при выборе Vб. Число делений выбирается в зависимости от режима испытаний. При малых расходах жидкости (большом сопротивлении дросселя) количество делений следует увеличивать. Минимальный объем заполнения Vб следует выбирать так, чтобы τзап было не менее 60 с. С уменьшением частоты вращения число делений может быть уменьшено с учётом рекомендаций по выбору τ. Следует иметь ввиду, что изменение сопротивления дросселя существенно влияет на производительность центробежного насоса, но почти не влияет на производительность шестерённого.

Измерение расхода рекомендовано выполнять трижды с тем, чтобы исключить грубые ошибки (промахи) при измерениях. При таком подходе за основу для вычислений принимается среднее из двух близких по значению результатов. Существенно отличающийся результат отбрасывается.

8.3. Определение удельной работы насосов

В соответствии с уравнением Бернулли удельная работа:

Дж/кг,

где рн, рвс – абсолютные давление на нагнетании и всасывании насоса, Па;

 ρж – плотность жидкости, кг/м3;

 g(zн  zвс) – пьезометрическая составляющая удельной работы, Дж/кг;

(zн  zвс) – расстояние по вертикали между центрами тяжести сечений нагнетательного и всасывающего патрубков насоса, м;

cн, cвс – абсолютные скорости жидкости в нагнетательном и всасывающем патрубках, м/с. Скорость воды в патрубках определяется по уравнению расхода:

м/с,

где d – внутренний диаметр патрубка.

Для центробежного насоса диаметр всасывающего патрубка, dвс = 0,08 м, нагнетательного, dн = 0,07 м. Для шестерённого насоса диаметры нагнетательного и всасывающего патрубков одинаковы, соответственно практически равны межу собой скорости на всасывании и нагнетании.

Абсолютные давления вычисляются как сумма барометрического давления В и давления, измеренного манометром рман или вакуумметром рвак. При этом давление манометра принимается положительным, а вакуумметра – отрицательным. С учётом этого числитель в выражении для удельной работы можно представить следующим образом:

.

При работе с данным центробежным насосом следует иметь в виду, что у него центры всасывающего и нагнетательного патрубков находятся на разной высоте. В этом случае величину zн–zвс можно измерить линейкой как расстояние по вертикали между центрами сечений нагнетательного и всасывающего патрубков (см. рис. 28). У шестерённого насоса центры всасывающего и нагнетательного патрубков находятся на одинаковой высоте, и

zн–zвс = 0.

Рис. 28. Схема определения разности zнzвс

Таким образом, с учётом всего сказанного, удельную работу центробежного насоса можно вычислять по формуле:

Дж/кг

Для шестерённого насоса:

Дж/кг

Пример вычисления удельной работы.

Пусть Q = 20 м3/час; рман = 1,2 кг/см2; рвак = 50 мм рт.ст.; zн – zвс = 15 см; dвс = 80 мм; dн = 70 мм. Переводим параметры в системные единицы: Q = 5,55∙10-3 м3/с; рман = 120000 Па; рвак = 6665 Па; zн – zвс = 0,15 м, dвс = 0,08 м; dн = 0,07 м.

Скорости в патрубках равны:

м/с;

м/с.

Удельная работа равна:

 Дж/кг.

Как видно значения второго и особенно третьего члена формулы сравнительно невелики. Поэтому третьим членом выражения для подобного насоса в технических расчётах вполне можно пренебречь.

8.4. Полезная мощность насосов

при известном напоре и расходе жидкости вычисляется по формуле:

кВт,

где Q производительность насоса, м3/с;

 ρж – плотность жидкости, кг/м3 (ρводы = 1000 кг/м3; ρмасла = 895 кг/м3);

 L – удельная работа насоса, Дж/кг.

8.5. Определение КПД насосов

Все потери энергии в насосах характеризуются коэффициентом полезного действия (КПД) насоса η. Поскольку указанный КПД принято раскладывать на составляющие коэффициенты, этот КПД иногда называют полным КПД: .

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕ
ТРОВ

9.1. Погрешности для компрессорных машин.

9.1.1. Погрешности определения Пi

Погрешности определения степени повышения давления в ступенях поршневого компрессора:

,

где: любое давление есть абсолютное статическое давление, т.е.:

,

тогда абсолютная погрешность любого давления:

,

где – предел шкалы манометра;

– предел шкалы барометра;

 Км и Кб – классы точности манометра и барометра.

Соответственно относительная погрешность степени повышения давления может быть рассчитана таким образом:

.

Записанная формула может использоваться и для всего компрессора при замене давлений на соответствующие входу и выходу компрессора.

Для примера, при давлениях на нагнетании pман = 600000 Па и pн = 700000 Па, В = 100000 Па, при давлениях на всасывании pман = 200000 Па и pвс = 300000 Па, (В = 100000 Па), при классе точности манометров Км = 2 и классе точности баромера Кб = 1, при пределах шкал обоих манометров 1000000 Па и пределе шкалы барометра 108000 Па получим:

Погрешность определения степени повышения давления центробежного компрессора.

В соответствии с формами для определения Пк центробежного компрессора можно записать:

,

; .

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, учитывая абсолютное значение hн, можно принять Δhн = 2 мм, что соответствует Δрманн = 2 ∙ 9,8 ≈ 20 Па.

Соответственно относительная погрешность степени повышения давления может быть рассчитана таким образом:

.

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

Погрешность определения степени повышения давления в роторно-лопастном компрессоре

В соответствии с формулами для определения Пк роторно-лопастного компрессора можно записать:

,

Так как:

, то .

, то .

Абсолютная погрешность измерения разрежения водяным пьезометром Δhвс может оцениваться через возможную погрешность измерения расстояния между менисками пьезометра hвс. При аккуратном измерении перепада металлической линейкой, учитывая относительно малую величину hвс, можно принять Δhвс =1 мм вод.ст, что составит 1 9,8 ≈ 10 Па.

Соответственно относительная погрешность степени повышения давления для РЛК может быть рассчитана таким образом:

.

Для примера, при hвс = 2000 Па, Δhвс = 10 Па, В = 100000 Па, = 110000 Па, при классах точности: Кб = 1, Кман = 1, при рман = 30000 Па, = 150000 Па, получим:

9.2.2. Погрешность определения расхода с помощью сужающего устройства на всасывании

Как известно, расход воздуха через сужающее устройство вычисляют по формуле:

кг/с.

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 данном случае выше пределов, оправданных целью работ. В связи с этим рекомендуется приближённо принимать δА = 1,5%, что приблизительно отвечает параметрам лабораторных установок.

Погрешность определения плотности воздуха перед соплом вычисляется по формуле:

,

где КВ – класс точности барометра,

 В – показания барометра,

 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 1 К.

Погрешность определения разрежения на сопле δhс (или перепада давлений на расходомерной шайбе δhш) 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. При аккуратном измерении перепада металлической линейкой можно принять Δhс = 1 мм.

Таким образом, погрешность определения расхода должна вычисляться по формуле:

Например.

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

9.1.3. Погрешность определения расхода воздуха объёмным способом

Объёмный расход определяется по формуле:

,

В этой формуле разность абсолютных давлений в баллоне можно заменить разностью соответствующих избыточных давлений, т.к. при вычитании барометрическое давление уходит. Тогда:

Или:

.

При использовании этого выражения рекомендуется принимать ΔVб = 1 л, Δτi = 0,2 c с учётом параметров используемого оборудования.

Определим для примера погрешность производительности при следующих исходных данных: Vб = 180 л , Км = 2 и Кб = 1, pм1 = 600000 Па, pм2 = 700000 Па, τi = 150с, В = 100000 Па, получим:

.

Следует отметить, что установленная в примере погрешность велика для практического использования результата. Очевидно, что её можно снизить увеличением величины разности давлений в баллоне, если иные пути повышения точности (например, уменьшение класса приборов) нельзя реализовать.

9.1.4. Погрешность определения коэффициента подачи поршневого компрессора

Коэффициент подачи вычисляется по формуле:

,

где действительная производительность компрессора Q определяется с помощью расходомерного сопла с относительной погрешностью δQ. Теоретическая производительность вычисляется на основании паспортных данных о размерах компрессора и о его частоте вращения на номинальном режиме. Учитывая возможные погрешности используемых в этом случае исходных параметров, погрешность определения Qт рекомендуется принимать не более 0,005. Тогда:

.

9.1.5. Погрешности определения мощностей компрессоров

Погрешность определения мощности привода для центробежного компрессора при использовании мотор-весов для определения мощности:

.

.

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

.

Погрешность определения длины рычага с помощью обычной рулетки приблизительно равна цене деления рулетки, делённой на длину рычага. Если l = 0,7 м, 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 0,01.

В предложенном примере погрешность определения мощности привода составит:

.

Погрешности определения мощностей приводов поршневого и роторно-лопастного компрессоров вычислять не рекомендуется. Мощности приводов в данных работах рассматриваются как второстепенные параметры в задачах исследования. Они устанавливается по показаниям технического электрооборудования, мало пригодного для сравнительно точных измерений. Главным вопросом, который подлежит выяснению при рассмотрении данного параметра, является определение того, возрастает мощность привода с ростом давления наддува или убывает. Для этого вполне достаточна погрешность 0,25, которая практически и обеспечивается в данных случаях.

Вычисление погрешностей определения внутренней мощности компрессоров .

Внутренняя мощность компрессора определяется по формуле:

.

Соответственно:

.

В этом выражении для РЛК:

,

а для центробежного компрессора:

.

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

.

9.1.6. Вычисление погрешности определения механического КПД компрессора

Механический КПД компрессора вычисляется по формуле:

.

Соответственно относительная погрешность его определения:

.

Если корректный способ определения второго члена правой части записанной формулы отсутствует, погрешность механического КПД компрессора определять не рекомендуется. В ином случае используется установленное значение δN.

9.1.7. Погрешность определения адиабатного КПД компрессоров

Погрешность адиабатного КПД центробежного компрессора должна определяться на основании следующего подхода:

,

или:

.

Здесь погрешность определения ΔTo, в соответствии со сказанным выше, принимается 1,0 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 1,0 К.

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

.

Погрешность определения адиабатного КПД роторно-лопастного компрессора можно определять из аналогичного выражения:

.

Например: при Пк = 1,2; δПк = 0,02; Tвс = 290 К, Tк = 350 К получим:

.

9.1.8. Погрешность определения показателя политропы n

В соответствии с формулой для определения n после её преобразований для РЛК 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:

Для центробежного компрессора формула остаётся такой же, но с заменой Tвс на Tо.

Например: при Пк = 1,2; δПк = 0,02; ΔTвс = 1,0 К; ΔTк = 1,0 К; Tвс = 290 К; Tк = 325 К, получим:

9.1.9. Погрешность определения величины удельных газодинамических потерь ΔLr

Для центробежного компрессора:

Относительная погрешность этой величины может быть определена по выражению:

.

Если в записанной формуле заменить To на Tвс, то получим выражение для определения погрешности δ(ΔLr ) роторно-лопастного компрессора.

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

.

9.2.Погрешности для насосов

9.2.1. Погрешность определения расхода

Определяется из таких соображений:

,

где ΔVб равно погрешности определения выделенного для замера объёма мерного бака Vб;

Δτ – погрешность определения времени заполнения выделенного объёма бака.

Ориентировочно ΔVб можно принять равным 0,2 деления на мерном стекле. Погрешность определения времени Δτ можно принять равным одному минимальному делению секундомера. Обычно Δτ = 0,2 с.

Пример определения δQ.

Пусть Vб = 8 делений, τ = 40 с. Тогда:

.

9.2.2. Погрешность определения удельной работы

В соответствии с формулой определения удельной работы для центробежного насоса:

.

Преобразуем числитель правой части выражения, приняв для упрощения следующее:

  •  Плотность воды ρж в условиях эксперимента изменяется мало. Без значительной погрешности её можно принять за постоянную величину, равную 1000 кг/м3.
  •  Разность высот zн  zвс в данном случае определяется как расстояние между двумя точками на корпусе насоса, которое можно назвать пьезометрической поправкой и обозначить далее как hп. Абсолютная погрешность этой величины соответствует погрешности измерения линейкой расстояния между двумя точками. С учётом особенностей расположения этих точек и условий измерения можно принять Δhп = 3 мм.

С учётом сказанного проведём преобразования и получим:

Абсолютная погрешность измерения манометром и вакуумметром определяется из выражения:

,

где K – класс точности прибора,

 рmax – предельное значение шкалы прибора.

Тогда:

Окончательно для центробежного насоса:

Погрешность определения скоростей на основе уравнения расхода определяется по формуле, учитывающей круглую форму сечений патрубков:

,

где d – внутренний диаметр патрубка. Ошибку измерения внутреннего диаметра патрубка обычным мерительным инструментом следует принимать не более δd = 0,01 при удовлетворительном состоянии внутренней поверхности патрубка.

Для масляного насоса, в соответствии с формулой определения удельной работы, выражение для определения погрешности упрощается:

,

Плотность дизельного масла ρм составляет около 895 кг/м3 . Его величина изменяется в зависимости от марки, температуры, срока службы и некоторых других причин. В данном случае рекомендуется принимать δρм = 0,02.

Таким образом:

.

При определении δL все величины необходимо привести в одну систему размерностей.

Пример определения δL для водяного насоса.

Пусть классы обоих приборов, K, равны 1,0; = 2∙105 Па;  = 50000 Па; рман = 150000 Па; рвак = 40000 Па; hп= 0,15 м; δc = 0,06; Δhп= 0,03 м; cн = 1,5 м/с ;cвс =1,1 м/с. Тогда:

9.2.3. Погрешность определения полезной мощности

В соответствии с формулой для определения полезной мощности:

.

В нашем примере

.

9.2.4. Погрешность определения мощности привода

Поскольку все стенды насосов выполнены с мотор-весами, то погрешности мощности привода вычисляются совершенно аналогично тому, как это предложено для центробежного компрессора.

9.2.5. Погрешность определения полного КПД

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46986. Развитие детского психоанализа в работах А.Фрейд. Защитные механизмы личности. Понятие социализации 42 KB
  Анна Фрейд дочь Зигмунда Фрейда продолжила и развила классическую теорию и практику психоанализа. Фрейд указала истоки психоаналитического интереса к детям. Фрейдом особенностям детского развития: детской сексуальности Эдипова и кастрационного комплексов. Фрейд разделяет личность на ее устойчивые составные части: бессознательное или Оно Я СверхЯ .
46987. Subordinate clauses of secondary nominal positions 42 KB
  Attributive clauses function as modifiers to a word of nominal character, which is generally called the antecedent. Usually an attributive clause immediately follows its antecedent, although some types may occasionally be distant
46988. Язык художественной литературы 42 KB
  В качестве аргументов против выделения стиля художественной литературы приводятся следующие: 1 язык художественной литературы не включается в понятие литературного языка; 2 он многостилен незамкнут не имеет специфических примет которые были бы присущи языку художественной литературы в целом; 3 у языка художественной литературы особая эстетическая функция которая выражается в весьма специфическом использовании языковых средств. Язык художественной литературы и литературный язык понятия не тождественные. В языке художественной литературы...
46990. Статистика населения. Перестрахование как операция по достижению финансовой устойчивости страховщика 44.64 KB
  Статистика населения. Статистика населения это древнейшая отрасль статист науки которая изучает население и процессы связанные с его динамикой с колич кач стороной в конкр условиях общественного развития. Статистика населения использует свои методы с целью более полного изучения анализа и прогнозирования населения страны регионов и т. К основным демографическим показателям относятся: численность и состав населения число родившихся и умерших число браков и разводов численность прибывших и выбывших из страны.
46991. Инновации в профессиональном образовании. Психология профессионального обучения и социально-профессионального воспитания 42.5 KB
  Психология профессионального обучения и социальнопрофессионального воспитания Наиболее общим понятием является научение которое определяется как целесообразное изменение деятельности и поведения в процессе выполнения какихлибо действий: физических умственных.Происходит все более качественное выполнение действий при ослабевающем временами произвольном внимании устраняются лишние движения появляются возможности положительного переноса навыка. 4 Высокоавтоматизированный навык точное экономное устойчивое выполнение действий 5...
46994. СТРАТЕГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ 43.1 KB
  Участники процесса стратегического управления Генеральный директор на фирме как капитан корабля является самым влиятельным и ответственным менеджером по стратегии. Вицепрезиденты по производству маркетингу финансам кадрам и другие функциональные руководители тоже несут ответственность за разработку и осуществление стратегии. Функциональные руководители принимают деятельное участие в предложении в разработке ключевых направлений общей стратегии работая вместе с исполнительным директором и добиваясь выработки консенсуса они повышают...