Лабник к восьмой лабороторной работе (pdf)
Описание файла
PDF-файл из архива "Лабник к восьмой лабороторной работе (pdf)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы трансформации тепла" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "основы трансформации тепла" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР МОСКОВСКИ И ордена ЛЕНИНА а ордеаа ОКТЯБРЬСКО И РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ Утаер ждеио учебным уираадекием МЭИ Лабораторная работа № 8 по курсу ОСНОВЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА И ПРОЦВССЫ ОХЛАжДВНИЯ ИСПЫТАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ МАШИНЫ (Продолжнтельность лабораторного занятна — 4 часа. Домашняя подготовка — 2 часа) Москва Назначение работы Задание В описании лабораторной работы «Испытание холодильной газовой машнныэ ирнведена схема экспериментального стенда, КИП, методика ироведеннн работы и обработки результатов с иомошыо ЭВМ, дана оценка погрешности эксперимента.
Описание лабораторной работы предназначено длн студентов четвертого курса ПТЭФ и ЭФФ. © Московский энергетический институт, 1984 г. Газовые холодильные машины (ГХМ) получили широкое применение благодаря их компактности и эффективности. Существует несколько типов поршневых ГХМ. Наибольшее распространение получили машины, работающие по обйтатному циклу Стнрлинга, позволяющие в одной ступени получить температуру в интервале от — 80 до — 200'С. Такие машины стали использоваться как лабораторные ожижители воздуха. Целью настоящей работы является ознакомление с рабочими процессами и конструкцией отечественной холодильногазовой машины, снятие ее технических хабгактеристнк, сопоставление действительной и теоретической холодоыроизводнтельности машины, получение навыков по пуску, обслуживанию и остановке машины.
1. При домашней подготовке изучить литературу 11, с. 85 — 881, 12, с. 1331 и описание к данной лабораторной работе. 2. В лаборатории ознакомиться с конструкцией разоббзан. ной холодильно-газовой машины. 3. Освоить пуск, обслуживание и остановку машины по инструкции, имеющейся в лаборатории. 4. Получить зависимость холодопроизводительности от расхода охлаждающей среды, среднего давления, температуры окружающей среды и сопоставить ее с теоретической величиной.
Описание, лабораторной установки Установка '(рис. 1) состоит из холодильно-газовой машины 1, пускового баллона 2 с трубопроводом, щита управления 3 и приборного щита 4, водяного фильтра 5 для очистки охлаждающей воды и осушителя газа б, водоструйного насо- са 7, прибора К-508, сосуда Дьюара У, универсального вольт- метра 1О, Рис. й. Продольный разрез газовой холодильной машины Машина (рнс, 2) содержит основной поршень 1.
Пространство над поршнем делится вытесннтелем 2 на две части: над вытесннтелем — расширительную полость и под вытеснителем — компресснонную. б Оба пространства связаны друг с другом через каналы. По ходу каналов размещено урн теплообменника: холодильник 3, состоящий из большого числа водяных охладительных труб, генератор 4, состоящий из медной тонкой проволоки диаметром 20 — 25 елк, конденсзтор 5, в котором имеются ребра внутри и снаружи б. Основной поршень 1 приводится в движение от коленчатого вала с помощью двух параллельно соединенных штоков 7, вытеснитель — штоком 8, кфейцкопфом 9 и штоком10.
д 160 Лай Рис. 3. Схема газоаого никла: а — изменение оаъемоа полостей расширении и сжатии от угла ноаорота крнаошнпа; П вЂ” цикл Стнрлннга; а — схематическое нрелстаалеиие внутреннего нронесса при прерыан- стом княжении порнгнк и вытеснителн Кривошипы коленчатого нала .размещены под углом (рис. З,а), так что вытеснитель работает с некоторым опережением по сравнению с поршнем. В машине одновременно происходят два процесса: процесс получения холодз — внутренний процесс, в идеальном случае соответствующий циклу Стирлинга (рис, З,б), и процесс ожижения газа — внешний.
Воздух из атмосферы проходит через сетки ледяного се- й парзтора, на которых вымораживаются влага и углекислый газ, н ожнжается на внешних ребрах конденсатора. Жидкий воздух стекает в сосуд Дьюара через гидравлический затвор, который несмотря нз пониженное давление в конденснрующем пространстве позволяет выводить жидкий воздух из установки, а также уменьшает теплоприток в холодную зону машины. Без предварительной осушки и очистки от СОа непрерывная работа машины возможна не более суток„далее машина должна отогреваться.
Работа машины автоматически контролируется приборами управления по Расходу охлаждающей жидкости в системе охлаждения, давлению масла в системе смазки и рабочему давлению гелия в машине. При выходе любого из этих параметров за допустимые пределы машина автоматически останавливается. Технические данные;холодильно-газовой машины Используемый хладоагент — гелий технический МРТУ-77- 66; количество гелия в машине — около 30 граммов; диаметр цилиндра — 101,6 мм; ход поршня — 52 мм; диаметр вытесннтеля — 70 мм, ход вытеснителя — 30 мм; ~рабочее масло-- турбинное 22П ГОСТ 32-53; заправочная емкость масляной системы — 1,25 л; уасход охлаждающей жидкости — не менее 0,3 л/с; мощность электродвигателя — 17 кВт; число оборотов электродвигателя и компрессора — 1460 об1мин; питание электродвигателя — трехфазная сеть частотой 50 Гц, напряженнем 380 В.
Контрольно-измерительные приборы Для снятия характеристик машины стенд оснащен следующими КИП (рис. 1): тврмопзры 1,— йа, подсоединенные к вольтметру уннвцрсальному В7-21, расходомер Р1 на линии охлаждающей воды, комплект типа К-50 для замера потребляемой из сети электрической мощности, образцовый манометр класса 0,4 с верхним пределом измерения 40 кг/см', термометр с ценою деления 0,1 град. для замера температуры окружающей среды, мерный сосуд 1 л. Порядок проведения работы Категорически запрещается производить пуск и останов машины без механика нли преподавателя.
1) Прок масиимы. Установить расход охлаждающей воды не менее 0,3 л/с; при нормальном расходе на щите управле. ния горит сигнальный транспарант «вода». Уровень масла в картере машины должен достигать верхней риски. При недостаточном расходе воды электроконтактный вакуумметр блокирует машину. Давление гелия в неработающей машине должно быть не менее 1,8 МПа, иначе элсктроконтактный манометр блокирует машину и по давлению гелия, Пуск машины осуществляется нажатием соответствующей кнопки на щите угзравления. П~ри нажатой конпке начинает вращаться электродвигатель, масляный насос создает давление масла в компрессоре, загорается сигнальный транспорант «масло», компрессор с холостого хода переходит на рабочий, контактный манометр показывает среднее йзабочее давление гелия, контакты его ~разомкнуты и загорается транспорзнт «гелий». Машина работает.
2) Вьтолнение работы. Отметить время пуска н через каждые три минуты замерять температуру сетки льдосепаратора и температуру окружающей среды до полной стабилизации температуры иа сетке льдосепаратора, Отрегулировать расход воды (вентиль !О) так, чтобы ее перепад был в пределах 3 — 5'Г. При установившемся рож~ма определить время наполнения жидким воздухом, предварительно охлажденного, литрового сосуда Дьюара.
При этом через каждые три минуты вроизводнть замер температуры ожижеиного воздуха, расхода охлаждающей воды, ее температур, температуры окружающей среды и потребляемую электродвигателем мощность. Обработка разультатов испытания !. По соответствующим тармровогпым кривым для термопар и дифманомепра определить температуры охлаждающей воды, жидкого воздуха и расход воды. 2. Определить мощность на валу машины как сумму замеренных мощностей в трех фазах,, умноженную на КПД электродвигателя: йГ =т! Х/1/о г-з где т1=0,88 — КПД электродвигателя.
в 3. Действительная часовая холодопроизводнтельность машины, Вт: ч/о= гз (/о — 1з) где 1гр б = — — производительность машины по сжиженному возЬг" духу, кг/с; и' — объем мззриого сосуда Дьюара, заполняемого во время опыта жидким воздухом, и'; р — плотность жидкого воздуха при условиях эксперимента Р„, Т-,„; 1„, /з — соответственно энтальпия воздуха зари параметрах окружающей среды и в сжиженном состоянии при Р„, Т, Дж/кг.
4. Определяем теоретическую холодопроизводительность !11 идеальной машины без потерь, цикл которой и!редставлен на рис. З,б: я л Ьз!Пзз '=ар" +( )' ° Программа 1 «наири †» ап 31 — 5 — 1983 г 1 1=10 з 1 допустим 1=0 2 введем з! 3 вставим 1=1+! 4 если 1 — 10 0 идти к 2 5 вычислим 1=за/зт и=)'(зззззз — 2зззз соз й+1) а (зз яп з1)/(зз соз з~ зз) 6 вычислим о=агс1да г=агс1ц ((и айно)/(1+и созо)) 7 допустим г=)г~ 8 спросим 9 вычислим ц= (~(1з+21п сов о+из))/(1+и+2з,) !О вычислим р=зз р'((! — д)/(1+д)) е=(1+и)/(! — и) г= (пзазнрй з!и г)/(60(!+ у(! — 8з) ) ) 11 вычислим м=пзззорпд з!п(г — о)/(60(1+у(1 — пз))) 12 вычислим н=м — г ш=з~о/н в=з!о/зз л=з~о+за !3 печатаем с 3 знаками г ш л !4 печатаем с 3 знаками в м 15 кончаем исполним 1 !00 1, 2217 2,5 0,97 2 3,9226 1500 80 300 6400 695 г = 2286,417 ш = 0,036 л = 7095,000 и = 21!07,9?9 в= 0,108 Рнс.
4, Программа расчета газовой машины на ЭВМ «Нанрн-2» гле и — число оборотов машины, об/мнн; р — среднее за цикл давления гелия, МПа, снимаемое по контактному манометру; !'с — максимальный объем полости расширения 0рис, З„а) лля данной конструкции машины, равный 100 смз; 6 — безразмерный коэффициент, зависящий от относительных температур Те,/Т, объемов !'«/Рр, полости сжатия и расширения и угла р (ряс. З,а);  — угол фазового сдвига между максимальным давлением н минимальным объемом полости расширения. Расчет теоретической холодовроизволительности удобнее произвести, пользуясь программой 1, составленной по методике, изложенной в [!!.
В программе приняты следующие обозначения: ав а, ав ав а, а, ае ае ав и х у !в !е в !в ав встав а Тв Тес св Ч~ В Тес/Тв Э р е г и н ш В л о ч вв ввв 6 - а 0 0н, ув. Ч... асс',о" Ч' В Л'в 0' Программа Работает следующим образом. Операторы 1 — 4 осуществляют ввод исходных данных, обозначенных в табгпще соответствия, В операторе 5 вычисляется относительная температура, а в 6-м — угол ср и 9. Теоретическая хололопронзводительность определяется в оператсхре 8. В операторах 9, 1О определяются потери холодогвронзволнтельностн, абсолютная и относительная величина.