6 (Техническая газодинамика Дейч М.Е), страница 12

Рассмотрим принципиальные схемы некоторых иопытателынык установок. На рнс. !О-!9 приведена схема аэрдинамичеокой трубы, в которой предуомопрена возможность простой смены рабочих частей. Воздух от компрессора подается ~в трубу через патрубок ! и попадает в кольцевую камеру 2. Пройдя через кэнус 3, имеющий большое число ояверсвий, воздух ~попадает в ресивер и обтекает исследуемую кольцевую решетку 10.

Нужное ~направление потока па входе в йсследусмую решетку создается обечайкой с направляющей решеткой 8. Исследуемый кольцевой пакет ырепится к фланцу вала 21, ускакав ленного в шариковых опорном подшипнике 7 и опорно-увари гнй ном 22. Осевое усилие через подшипник 22 передается на у ру элемент 4, а крутящий ~момент с вала на корпус передается через симметричные упругие элементы 5.

На упругие влементы 1наклеены проволочные тензодатчики,;при помощи которых с достаточной точностью определяются крутящий момент и осевое усилие. Решетка 10 снабжена уплотнением 9, в камеру 11 которого подается воздух,под давлением, раиным давлению в ресивере. Таким образом, перетекание из ресивера в выхлопную камеру устраняется и расход, прошедший через решетку !О, равен измеренному расхочерез патрубок 1.

Такое определение расхода необходимо ~при ду ерез применении метода взвешивания Для повышения точност и измерения М,р и Р, предусмотрено специальное тарировочное устроиство 5 Длн исследования поля потока перед решеткой и за нею используются насадки, перемещаемые автоматизированным координатником 12. 11ри исследовании кольцевой решетки фланец 15 отсутствует и воздух сбрасывается в выхлопную коробку 20. При необходимости исследований решеток в плоском пакете кольце ь вой,пакет 10, обечайки 8, 13 ~и уплотнение 9 удаляются. ча ть Устанавливается фланец 15, а на него — плоскан рабочая с н жной конструкции с соплом 15, исследуемой решеткой 17, коор- У динатником 18 и диффузором 19. Рабочие части для исследования плоских пакетов имеют различное конструктивное оформление.

На рис. 10.29 приведен общий внд одной из рабочих частей для плоских ~решеток. Здесь верхняя стенка сопла 5 болтами б пеподвижяо крепится к кэрпуоу 3 так, что ее выходная кромка совпадает с общей осью х дисков 8, О Диски 8 с помощью сухарей 7 неподвижно и соосно скреплены между собой. Нижпяя стенка сопла 4 скользя 1, и нмв шпанками 10 и винтами !1 крепится к вертикальному ~ползуну 1, скрепленному с корпусом 3 винтом 2. П вмещая стенку 4 относительчо ползуна 1 и ползун — отноер сительно корпуса 3, можно изменять расстояние ОС в ~пределах ОЬ' при заданном угле входа в зависимости от длины исследуемого пакета.

Изменение угла входа производится поворотом дисков 8 относительно корпуса 8. Коэрдииатник ва 1ршпеткой, жестко скрепленный с дисками обеспечивает четыре независимых перемещения насадка: линейные перемещения в направлениях осей хуг и поворот вокруг оси з Три из этих перемещений (в направлениях х н х и поворот вокруг осн я), осуществляются электродвигателями, дистанционно управляемыми оператором по заданной программе. На установках рассмотренного типа решетки могут быть испытаны в равномерном или турбулнзированном потоке С пельш 647 I яй Т Ке Т йе У тъ р м (105) 1 т™ж )Уз = Кл — — М йе'.

К„р (10-6) 648 искусственной турбулнзации потока в параллельном участке перед решеякой можно расположить турбулизпрующие сепии. В зависимости от густоты сетки (размеров ячеек) и диаметра проволоки при деизменной скорости потока может быль ~получена различная степень турбулентности перед решеткой Наряду с раоомотрвнными схемами установок, работающих с избыточным давлением, находят применение схемы с атмосфер- Рис.

10-20. Плоская рабочая часть с переменной длиной пакета и автоматическим координатником (продольный разрез). г-ползуи; у, З а Ы- вант; 3 †корп; 4 и а †сопла; 7 †суха; З -ачек; р †креплен еакетз; Гав шяоякз. ным давлением в форкамере, в том числе установки эжекторного типа. В таних установках воздух засасывается в форкамеру из атмосферы, ускорлется в сопле и направляется к репепке Поток з решетке нндуцируется эжектаром, Такая установка работает с незамкнутым пороком и ~позволяет получить инзкне давления за решеткой (и соответственно низкие числа йе).

Приведенный краткий обзор показывает, что количество воз. ножных схем установок для статических испытаний решеток да. статочио велико. Выбор той или иной схемы определлется задачами эксперимента, причем в основу сравнения различных схем должны быть положены соображения экономичности и требования теории моделирования. Имея в виду принятые ранее обозначения, можно записать выражения для чисел М и йе в известном виде; с 1 с рсЛ у ты рс М= — ===; Ке= =,5 цз, а уйрй ут ' и ййр' т ° где Л вЂ” характерный линейный размер; р, Т, с — параметры потока в рабочей части установки (за решеткой).

Из выражений для М и Ке исключим скорость с; тогда Обозначим К коэффициент качества установки, определяемый р как отношение мощности потока к потребной мощности компрессора в рабочем сечении установки. Потребная мощность компрессора апределяетсл по формуле В уравнениях (10.5) и (10-6) Кь и Кл являются постоянными величинами. Из фоамулы (10-6) следует, что при одинаковых параметрах газа (р и т) габариты ~уста~лавки в рабочем сечении увеличиваются пропорционально отношению йе(М. С увеличением давления размеры установки сакращаювся. Мощность установки пропорциональна Мйе'.

Повышение коэффициента качества устанавли Кз достигается путем введения дкффузора, снижения ~потерь в установке и иопользовааия компрессора с высоким к. п. д. в пределах рабочих режимов. С помощью формул (10-5) и (10-6) можно сравнить две принципиально различные схемы установок: с избыточным и атмосферным давлением в форкамере. При соблюдении подобия одновременно по М и йе мощность установки с атмосферным да~вленивм получается значительно больше ~мощности установки с избыточным давлением Вместе с тем в парван случае размеры исследуемых моделей также возрастают, что особенно важно при ~исследовании заграничного слал и решетке. Установки с избыточным давлением могут ~работать с камерой противадавления и с открытой рабочей частью.

В последнем случае техника экоперимента значительно упрощается. Следовательно, в установках с ~избыточным давлением можно осуществить раздельное исследование влияния сжимаемости и внзкости, в то время как в установках с атмосферным давлением в фориамере ~раздельное моделирование неосуществима. При малых значениях М экономичность обеих схем одинакова. Таким образом, мы видим, что установки с избыточныч давлением в форкамере в общем случае (подобие по М и йб) обладают большей экономичностью и более универсальны, Онн имеют поэтому более широкое распространение.

В |некоторых случанх, однако, установки с атмосферным давлением более экономичны (если исследуется влияние только сжимаемости) и явлчютси единственно возможным ~решением. Только по такой схеме может, например,~ра. ботать паровоздушная установка с паровым эжектором. 40-5. Вкспнримннтдльнын турнины Опытное исследование характеристик турбинной или компрессорной ступени производится на специальных экспериментальных турбинах или компрессорах. Стенд экспериментальной турбины состоит из турбины, электрического илп гидравлического иагрузочнога устройства, воздушной, паровой или паравоздушной тепловой схемы и специальной системы измерительных устройств. В некоторых случаях турбина н нзарузочное устройство конструктивно объединяются. В установках большой мощности турбина *и напрузочнас усгранства обычно выполнены отдельно и соединяются муфтой.

Общим и весьма ва>кпыч требованием, предъявляемым к пагрузочныч устройствам экапериментзльнык турбин, является вач. можность максимально точного измерения крутящего момента на валу турбины. Желательной является возможность измерения осевого усилия ротора. Экспериментальная турбина должна обеспечивать возможность испытания ступеней с различными геометрическими размерами, надежную работу в широком диапазоне чисел оборотов, удобную и правильную расстановку измерительной аппаратуры и простоту монтажных работ. Принципиально можно спроекткровать универсальную экспериментальную турбину, обеспечивающую испытания как отдельных ступеней, так и групп их, рабату с различными оборотачи, позволшащую испытывать модели регулирующих, промежуточных и последних ступеней. Однако конструкция и эксплуатация такой машины будут весьма сложными и создание ее едва ли целесообразно Очевидно, рациональнее иметь, несколько эксперяментальных машин, каждая из которых ориентирована иса наследование определенных типов ступеней.

На,рнс. !0-2! в качестве примера привелен продольный разрез быстроходной экспериментальной воздушной турбины, предназначенной для детального исследования ступеней с относительно длинными лопатками (В=с!!1=2 5 †: 4ссЗВ ТУРбина Раасчнтана па максимальный,расход воздуха 6=4,5 кг/сек; Та=200' С при максимальном давлении рсс В лги и л „,=20000 об!лин. Ресизерная часть турбины ! сварная, без горизонтального разьема.