Диссертация (1025207), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Поэтому для того, чтобы корректно проводить сравнение, можнопользоваться параметром, известным как коэффициент быстроходности. Онописан в [19].28Рисунок 1.9. Зависимость удельного расхода от перепада давлений в соседнихполостях [18]Данный коэффициент является безразмерным коэффициентом подобиямашин. У машин одного типа он лежит в определённом диапазоне иопределяется по формуле:[уд = [=#вхH∆A_(1.27)Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что в указанныхисточниках не приводится полная методикаметодика расчёта, разделения потерь.потерьНедостаточноедостаточно информации о работе на различных рабочих телах и влияниитермодинамическихдетандера,чтосвойствделаетвеществназатруднительнымхарактеристикиоптимизациюспиральногохарактеристикспиральных машин и не позволяет прогнозировать параметры систем с ихприменением.Таким образом, можно обозначить цели и задачи исследования.Цель работы – исследованиесследование спирального детандера на различныхрабочих веществах и создание алгоритма его расчёта.29Задачи исследования:1.
Определение экспериментальной зависимости изоэнтропного КПД (ηs),объёмного расхода, крутящего момента на валу от степени расширения припостоянных частотах вращения для воздуха, аргона, гелия, хладона R141b.Оценка влияния частоты вращения при степени расширения, соответствующеймаксимуму ηs. Экспериментальное определение суммарных потерь на трение иперетечки.
Испытания в режиме пневмомотора на воздухе. Построениемеханических характеристик для различных степеней расширения.2. Разработкаалгоритматепловогоигеометрическогорасчётаспирального детандера с учётом особенностей протекания рабочего процесса.3. Создание расчётной модели потерь для данной машины и сравнение ихс экспериментальными. Оценка распределения потерь при разных режимах.4. Анализ полученных результатов. Сравнение характеристик с другимитипами детандеров и данными других исследований.5. Выработкапрактическихрекомендацийдлясовершенствованияпараметров рабочего процесса и характеристик спирального детандера дляповышения термодинамической эффективности.30ГЛАВА 2.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПИРАЛЬНОЙМАШИНЫ2.1. Описание установки для испытания спирального детандераНа Рисунке 2.1 представлена упрощённая схема установки. Воздух спомощьюпоршневогокомпрессора(Км)подаётсявосушительрефрижераторного типа (Осуш), сконденсировавшаяся влага выбрасывается вокружающую среду. Затем газ проходит через редуктор (Ред), где ондросселируется до выставленного давления.
Компрессор сжимает воздух до6-8 бар изб., что позволяет проводить эксперименты при давлении на входе вдетандер до 5 бар изб.. Также стоит упомянуть, что на входе и выходе изосушителя установлены фильтры грубой и тонкой очистки, соответственно. Вслучае испытаний на других газах газ из баллона подаётся на вход редуктора всистеме.Рисунок 2.1. Схема установки для испытаний спирального детандераПосле редуктора замеряется давление и температура воздуха переддетандером (Pвх, Tвх). Для измерения давления используются подключённыепараллельно стрелочный образцовый манометр с пределами измерения от 0 до10 ати и электронный манометр с пьезодатчиком с пределами измерений от 0до 16 бар избыточных.
Температура замеряется платиновым термометромсопротивления типа 100П (марка ДТС 035) с длиной измерительного участка –3160 мм. Далее в воздух подмешивается масло с помощью лубрикатора, послечего он входит в детандер (Д). Подача масла регулируется с помощьюрегулирующего вентиля.Последетандераизмеряетсятемпература(T2)газаспомощьюплатинового термометра сопротивления типа 100П с длиной измерительногоучастка 80 мм.
Давление газа не фиксируется, так как воздух выходит вокружающую среду, а диаметр трубопроводов выходной магистрали взят сбольшим запасом, поэтому их гидросопротивлением можно пренебречь. Далеегаз поступает в маслоотделитель (МО), после которого замеряется его расход спомощью ротаметра (ЭМ-210, Россия) с пределами измерений 7-50 м3/час.Детандер отдаёт механическую работу электромагнитному тормозу(P-12S, Польша), с которым соединён с помощью сильфонной муфты (на схемене указана). Корпус тормоза соединён со статическим датчиком крутящегомомента(YDNF-100KC,Китай).Моментсопротивлениярегулируетсяэлектрическим напряжением, подаваемым на тормоз с помощью источникапостоянного напряжения. Датчик крутящего момента работает на основетензодатчиков, подключенных по мостовой схеме: момент фиксируетсяэлектрическим напряжением, выдаваемым прибором.
Пределы измерениямомента составляют от минус 10 до плюс 10 Н∙м.Частота вращения замеряется с помощью лазерного частотомера,который замеряет частоту световых импульсов, исходящих от закреплённого навалу детандера светоотражателя. Пределы измерений: 0-99999 об/мин.Данные о температурах на входе и выходе, давлении на входе и окрутящем моменте передаются через приборы-измерители (ТРМ200, Россия) поинтерфейсу RS-485 в компьютер, где записываются в режиме реальноговремени. Остальные данные записываются вручную.Давлениенавыходесчитаетсяравныматмосферному,котороеконтролируется с помощью барометра.Вкачествеиспытываемогодетандераиспользуетсяспиральныйкомпрессор Mitsubishi MSC90CAS, переделанный для работы в режиме32детандера.
Геометрические параметры машины следующие: высота спирали 30мм, угол закрутки спиралей 4,3π,4,3 диаметр входного отверстия на неподвижнойспирали 8 мм, эксцентриситет 6,5 мм, шаг спирали 20 мм.мм Машина вразобранном виде представлена на Рисунке 2.2.Рисунок 2.2. Спиральнаяльная машина в разобранном видеДетандер,электромагнитныйтормоз,датчиккрутящегомоментаразмещены на жёсткой раме, вид которой, а также взаимное расположениенаходящихся на нейей элементов можно увидеть на РисункеРисунке 2.3 и 2.4.Рисунок 2.3.2 Взаимное расположение элементов на раме33Рисунок 2.4. Внешний вид детандера (без теплоизоляции), тормоза и датчикакрутящего момента, смонтированных на рамеОписание измерительных приборовТермометр сопротивления платиновый ДТС035.100П-В3-80:Рисунок 2.5.
Термодатчик ДТСДанный прибор позволяет измерять температуру с помощью известнойлинейной зависимости между сопротивлением и температурой платиновойнити. Номинальное сопротивление составляет 100 Ом. Длина измерительнойчасти 80 мм. Благодаря трёхпроводной схеме подключения отсутствуетпогрешность измерений, связанная с наличием и изменением сопротивленияпроводов. Класс точности B [6].
Рабочий диапазон измеряемых температур – отминус 50 до плюс 500 °С.34Измеритель двухканальный ОВЕН ТРМ 200:Рисунок 2.6. Измеритель ТРМ 200К данному прибору можно подключить различные датчики температуры(сопротивления, термопары), а также датчики с аналоговым выходом. Вэксперименте используется 2 таких прибора, к которым подключены 2термометра сопротивления, датчик давления и крутящего момента. Измерительпредназначен для преобразования сигнала с датчика и выводом цифровогозначения показания. Также прибор позволяет передавать значения по сети RS485.
Класс точности 0,25 для всех датчиков, кроме термопар.Преобразователь интерфейсов AC4Рисунок 2.7. Преобразователь АС4Преобразователь позволяет передавать данные с измерителей накомпьютер через интерфейс USB.35Датчик давления Aplisens РС-24:Рисунок 2.8. Датчик давления РС-28Датчик позволяет измерять абсолютное давление в диапазоне от 0 до 16бар.
Выходной сигнал – от 4 до 20 мА. В качестве чувствительного элементаиспользуется пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, отделённаяот измеряемой среды мембраной. Основная приведённая погрешностьсоставляет ±0,2 %.Датчик крутящего момента YDNF-100KC:Рисунок 2.9. Датчик крутящего момента YDNFДатчик позволяет измерять статический крутящий момент в пределах отминус 9,807 до плюс 9,807 Н∙м. Внутри устройства имеются 2 тензодатчика,подключенные по мостовой схеме. При нагрузке сопротивление одного изтензодатчиков меняется, и система выдаёт сигнал в виде постоянногонапряжения.
При максимальной нагрузке датчик выдаёт напряжение, равное 1,5милливольтанавольтподаваемогонапряжения.Зависимостьмежду36выдаваемым напряжением и крутящим моментом – линейная, что позволяетподключитьдатчиккиспользуемомувэкспериментеизмерителю.Повторяемость 0,2 %.Датчик частоты вращения вала UNI-T UT372:Рисунок 2.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
