Суммарные характеристики одиночных ступеней
Суммарные характеристики одиночных ступеней
Зависимости внутренних КПД ступени h0i, корневой 
и периферийной 
степени реактивности ступени от характеристического коэффициента 
определяются методом суммарных характеристик. При этом в широком диапазоне режимов измеряются следующие основные параметры: полное и статическое давления, температура торможения перед моделью, статическое давление у корня и периферии направляющего аппарата ступени, частота вращения ротора, усилие на рычаге нагрузочного устройства, с помощью расходомерного сопла определяется массовый расход воздуха через модель. Изменение режимов достигается, как правило, за счет изменения частоты вращения ротора турбины при практически постоянном давлении 
перед моделью.
Методом траверсирования потока в характерных сечениях проточной части моделей определяются поля скоростей и углов выхода потока.
Внутренний КПД турбинной ступени является ее важнейшей характеристикой. Его значение определяется как отношение внутренней мощности N, развиваемой ступенью, к теоретической мощности
,
где N - в кВт; G - в кг/с; h0 - в кДж/кг.
Внутренняя мощность ступени затрачивается на преодоление сопротивлений в нагрузочном устройстве и в шариковых подшипниках ротора турбины, на трение диска рабочего колеса ступени и на привод датчика тахометра. Особенность конструкции опытных турбин БГТУ позволяет измерять усилие Р на рычаге тормоза, пропорциональное крутящему моменту ступени без учета незначительного момента трения диска рабочего колеса.
Поэтому внутренняя мощность ступени
,
Рекомендуемые материалы
где Р - в Н; L - длина плеча рычага в м; п - в с-1.
Изоэнтропийный перепад энтальпий в ступени при расширении воздуха от полных параметров перед ступенью до статического давления за ней, то есть с учетом полной потери выходной кинетической энергии
.
Расход воздуха через турбинную ступень
,
где a - коэффициент расхода сопла; e - поправочный множитель на расширение; dc - диаметр сопла (при температуре Тр) в мм; Dр - перепад давления в сопле в Па; рр, Тр - абсолютное давление и температура перед соплом в Па и К.
Степень реактивности турбинной ступени находится по измерениям в отборах статического давления за направляющим аппаратом, выполненных по корневой и периферийной поверхностям меридиональных обводов. Отборы равномерно расположены по шагу направляющего аппарата, поэтому достаточно просто вычисляются среднешаговые значения давлений 
и 
.
Степень реактивности у корня и периферии ступени
, 
.
где 
- средние по шагу направляющего аппарата, а 
- средние по площади сечений давления перед ступенью и за ней.
Степень реактивности на среднем диаметре ступени
,
где c - опытный коэффициент.
Среднерасходные скорости свх во входном и свых в выходном сечениях модели находятся по уравнению неразрывности.
Двухступенчатый отсек
Расчет внутреннего КПД выполняется по формуле
,
где 
– суммарная мощность, кВт; 
– перепад энтальпий на обе ступени, кДж/кг.
КПД 
, вычисленный в предположении полного использования выходной кинетической энергии из второй ступени, определяется по результатам измерений поля полных давлений за отсеком по формуле
,
где 
– изоэнтропийный перепад энтальпий, вычисленный по полным параметрам потока перед и за отсеком, кДж/кг.
Суммарная мощность ступеней вычисляется по данным измерений силы, действующей на рычаге гидротормоза, [кВт]
,
где 
– суммарная сила на рычаге гидротормоза, кН.
Бесплатная лекция: "11 Использование автоматических су в элементах конструкции и системах автомобилей" также доступна.
Мощность второй ступени 
определяется по данным измерения вращающего момента с помощью тензометрического или механического взвешивающего устройства, а мощность первой ступени 
.
Знание мощностей первой и второй ступеней при их совместной работе позволяет получить КПД этих ступеней, а также величину 
, которую в дальнейшем будем называть коэффициентом использования выходной кинетической энергии. Величина учитывает потери энергии, возникающие между РК первой ступени и НА второй ступени, а также потери энергии во второй ступени, вызванные нестационарностью и неравномерностью потока перед ней. Если условно уменьшить кинетическую энергию при входе во вторую ступень на величину потерь энергии 
и в дальнейшем процесс в этой ступени рассматривать в предположении полного использования части кинетической энергии 
, то при этом условии он будет точно соответствовать процессу в одиночной второй ступени, у которой входная кинетическая энергия 
. На этой основе получим:
, 
.
Из этих формул получим
,
где 
– КПД второй ступени в двухступенчатом отсеке; 
– КПД этой же ступени, полученный при одиночных испытаниях; 
– относительная выходная кинетическая энергия первой ступени.
