Указанные первичные датчики преобразуют измеряемые физические параметры в электрические сигналы, которые поступают затем на регистрирующие приборы, расположенные на пульте управления стендом, и на ЭВМ с визуализацией их на экране дисплея в темпе эксперимента и запоминанием по сигналу "Замер" для последующей обработки.

Методика проведения опыта

Характеристика газовой турбины определяется при постоянном значении скорости выхода газа из сопла С₁, т.е. при постоянном давлении и температуре на входе в турбину. Различные значения окружной скорости и на среднем диаметре лопаток турбины полу чается при изменении числа оборотов вала путем изменения нагрузки на валу с помощью гидротормоза.

Температура и давление на входе в турбину устанавливаются по заданию преподавателя. Число оборотов во время эксперимента устанавливается трижды от 6000 до 15000 оборотов в минуту изменением расхода воды через гидротормоз с помощью вентиля 55.

Все измерения производят после выхода турбины на заданный режим по сигналу "Замер" с помощью сигнальных ламп.

При этом измеряются следующие величины:

1. Полное давление на входе в турбину Р₁* , атм,

2. Температура на входе в турбину t₀^oС 5. Давление на выходе из турбины Р₂ ,атм

4. Перепад на шайбе газа dР_т кг/см²

5. Число оборотов турбины n, об/мин,

6. Усилие на статоре гидротормоза Р, кг. Результаты измерений вносятся в табл.1.

Рис. 5 Схема силоизмерителя

Методика обработки результатов опыта

Результаты эксперимента обрабатываются в таком порядке.

1 Расход рабочего тела через турбину ,кг/с

,

где А = 5,25 – постоянная величина.

2. Располагаемая адиабатная работа газа , Дж/кг,

где k=1,4 ; R = 294 Дж/кгК

3. Располагаемая мощность турбины Вт,

4. По величине замеренного усилия на статоре гидротормоза определяется крутящий момент, переданный на гидротормоз, Дж

где l=0,08 м - плечо рычага, прикрепленного к статору гидротормоза.

5. Из баланса мощностей установки “турбина-гидротормоз” находится мощность на валу турбины, Вт,

7. Эффективный к.п.д, турбины равен

11. Действительная скорость истечения газов из сопла турбины, м/сек,

где _ - скоростной коэффициент сопла. Для данной турбины _ = 0.92

8. Окружная скорость на среднем диаметре лопаток, м/сек,

где Dср= 0,125 м.

9. Находятся значения u/c1 для каждого значения u. По экспериментальным значениям строится график зависимости эффективного к.п.д. Т турбины от отношения u/c1

Теоретический расчет характеристики турбины на однофазном рабочем теле

Преподаватель задает те же параметры, которые будут назначены при испытаниях: (выхлоп турбины осуществляется в атмосферу, поэтому P2  0,1 Мпа).

Показатель адиабаты k = 1,4, газовая постоянная рабочего тела (подогретого воздуха) R=294 Дж/кгК.

1. Определяется величина адиабатной работы газа, Дж/кг,

.

1. Расчитывается скорость истечения газа из сопла турбины, м/с. Для активной турбины

,

где скоростной коэффициент сопла для испытываемой турбины  = 0,92.

1. Каждому студенту задается значение угловой скорости  в диапазоне угловых скоростей при эксперименте.

2. Окружная скорость, м/с, на венце турбины для заданной угловой скорости

,

Где Dср= 0,125 м.

1. Находится отношение u/c1 для заданной .

2. По треугольнику скоростей расчитываем относительную скорость на входе в каналы рабочего колеса, м/с,

,

угол установки сопла  = 20.

1. Относительная скорость на выходе из рабочего колеса для активной турбины, м/с, определяется по формуле

W2 =   W1,

где  - скоростной коэффициент рабочей решетки, который нужно рассчитать.

8. Коэффициент  вычисляется каждым студентом в зависимости от условий входа потока в межлопаточные каналы рабочего колеса,

,

Где р = 0,823 – скоростной коэффициент рабочей решетки, испытываемой турбины на расчетном режиме;  - угол между направлением относительной скорости W1 на данном режиме и направлением относительной скорости W1р на расчетном режиме (рис. )

. Здесь , ( 4 - угол атаки на расчетном режиме).

Геометрические углы лопатки на входе и выходе равны:

27, тогда  - (-4) = 31

Угол входа потока на лопатки рабочего колеса, град, определяется из треугольника скоростей (см. рис. ):

.

Далее находится угол , затем  и скорость W2.

Считается, что поток на выходе из колеса в относительном движении принимает направление лопатки, т.е. 2 = 2л.

9. Расчитывается скорость потока на входе в абсолютном движении, м/с, по теореме косинусов

.

10. Потери энергии в сопловом аппарате, Дж/кг,

,

= const, т.к. потери в сопловом аппарате не зависят от u/cад.

11. Потери энергии в каналах рабочего колеса турбины, Дж/кг,

,

Где  - значение скоростного коэффициента на рассчитанном каждым студентом режиме.

12. Потери энергии с выходной скоростью, Дж/кг,

.

13. Располагаемая работа венце турбины, Дж/кг

Lu = Lад –(L + L + Lc).

14. Окружной КПД турбины

.

15. Значение окружного КПД турбины, подсчитанного по формуле Банки (1л = 2л),

.

Н
а основании проведенных расчетов строится общий график зависимости относительных потерь от отношения u/c1 (баланс работы турбины (рис.7). За 100 берется величина Lад, т.е. относительная величина Lад/Lад=1. Зависимость u теор =f (u/c1) получается путем последовательного вычитания из единицы относительных потерь потерь L/Lад, L/Lад, Lc/Lад. Экспериментальные значения u эксп=f (u/c1) также наносятся точками на теоретическую зависимость. Относительные потери (Lтр.д.+ Lтр.б. + L + Lут +Lмех)/ Lад могут быть определены как разность между u теор и экспериментальной зависимостьюu эксп=f (u/c1), которая также должна быть нанесена на график баланса работы турбины (рис. ).

Отчет по работе

После окончания лабораторной работы каждый студент представляет отчет, который должен содержать:

1. Принципиальную схему рабочего участка;

2. Основные теоретические положения, цель и краткое содержание работы.

3. Порядок расчета характеристики турбины

4. Последовательность обработки экспериментальных данных

5. Таблицы замеренных и рассчитанных параметров (или протокол испытаний)

6. Баланс работы турбины, полученный теоретическим расчетом, с нанесенными экспериментальными точками и экспериментальной зависимостью u эксп=f (u/c1)

7. Треугольники скоростей для заданного расчетного режима

8. Выводы.

Необходимо учесть, что данные проведенной работы будут использованы в работе №3.