Диссертация (1025207), страница 9
Текст из файла (страница 9)
При этом давлении изменяется моментсопротивления тормоза, за счёт чего меняется частота вращения вала. Данныезаписываются сразу, не дожидаясь захолаживания машины. На выставленномкрутящем моменте снимается информация о частоте вращения и объёмномрасходе на выходе. Момент сопротивления лучше изменять в сторонуувеличения, чтобы достичь минимальной частоты вращения вала. Изменятьмомент сопротивления лучше таким образом, чтобы шаг по частоте вращениявала был постоянен.
После того, как пройден весь диапазон частот вращения,можно считать, что все значения для данного давления получены. Нужнодождаться отогрева машины и арматуры и проводить эксперимент для другогодавления. Отметим, что в режиме пневмомотора теплоизоляция отсутствует.После того, как эксперимент проведён для всех возможных давлений,необходимо построить механические характеристики: зависимости крутящегомомента на валу, расхода, мощности и удельного расхода от частоты вращения63для каждого давления. Данные характеристики, как правило, приводятся вкаталогах продаваемых серийных пневмодвигателей, что позволит сравнитьиспытываемую машину с серийными образцами поршневых, пластинчатых,шестерённых и турбинных пневмомоторов.2.17.
Результаты эксперимента в режиме пневмомотора на воздухеИспытания в режиме пневмомотора были проведены для давлений навходе 1, 2, 2.5, 3 бар, что соответствует степеням расширения 2, 3, 3.5 и 4.Машина намеренно не захолаживалась – эксперимент проводился максимальнобыстро,чтобыимитироватьработуврежимепневмомотора.Нижепредставлены экспериментальные данные. Зависимости крутящего моментапредставлены на Рисунках 2.29, 2,33, 2.37, 2.41, объёмного расхода на выходе –на Рисунках 2.30, 2.34, 2.38, 2.42, мощности на валу – на Рисунках 2.31, 2.35,2.39, 2.43, удельного расхода – на Рисунках 2.32, 2.36, 2.40, 2.44.0,8Мкр, Н∙м0,70,60,50,40,30,20,10-0,10500100015002000n0, об/минРисунок 2.29. Зависимость крутящего момента от частоты вращения придавлении на входе 1 бар6412V, м3/час10864200200400600800100012001400160018002000-2n0, об/минРисунок 2.30.
Зависимость расхода от частоты вращения при давлении на входе1 бар0,070Nв, кВт0,0600,0500,0400,0300,0200,0100,0000500100015002000-0,010n0, об/минРисунок 2.31. Зависимость мощности на валу от частоты вращения придавлении на входе 1 бар6520q, м3/(мин∙кВт)1510500200400600800100012001400160018002000-5n0, об/минРисунок 2.32.
Зависимость удельного расхода от частоты вращения придавлении на входе 1 бар1,8Мкр, Н∙м1,61,41,210,80,60,40,20-0,2050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.33. Зависимость крутящего момента от частоты вращения придавлении на входе 2 бар6630V, м3/час2520151050050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.34..
Зависимость расхода от частоты вращениявращения при давлении на входе2 бар0,250Nв, кВт0,2000,1500,1000,0500,000050010001500200025003000350040004500-0,050n0, об/минРисунок 2.35 . Зависимость мощности на валу от частоты вращениявращен придавлении на входе 2 бар6710q, м3/(мин∙кВт)9876543210050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.36. Зависимость удельного расхода от частоты вращения придавлении на входе 2 бар2,5Мкр, Н∙м21,510,50050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.37. Зависимость крутящего момента от частоты вращения придавлении на входе 2,5 бар6830V, м3/час2520151050050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.38.
Зависимость расхода от частоты вращения при давлении на входе2,5 бар0,35Nв, кВт0,30,250,20,150,10,050050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.39. Зависимость мощности на валу от частоты вращения придавлении на входе 2,5 бар694q, м3/(мин∙кВт)3,532,521,510,50050010001500200025003000350040004500n0, об/минРисунок 2.40.
Зависимость удельного расхода от частоты вращения придавлении на входе 2,5 бар3Мкр, Н∙м2,521,510,500500100015002000250030003500400045005000n0, об/минРисунок 2.41 . Зависимость крутящего момента от частоты вращения придавлении на входе 3 бар7040V, м3/час35302520151050010002000300040005000n0, об/минРисунок 2.42. Зависимость расхода от частоты вращения при давлении на входе3 бар0,450Nв, кВт0,4000,3500,3000,2500,2000,1500,1000,0500,000010002000300040005000n0, об/минРисунок 2.43.
Зависимость мощности на валу от частоты вращения придавлении на входе 3 бар713,5q, м3/(мин∙кВт)32,521,510,50010002000300040005000n0, об/минРисунок 2.44. Зависимость удельного расхода от частоты вращения придавлении на входе 3 бар2.18. Оценка погрешности эксперимента при работе в режимепневмомотораКрутящий моментДля измерения крутящего момента используется статический датчиккрутящего момента с относительной погрешностью измерений ±0,3 %.Выходной сигнал от дачика преобразуется прибором ТРМ200 с относительнойпогрешностью ±0,25 %.
Датчик способен измерять крутящий момент вдиапазоне от минус 9,81 Н∙м до 9,81 Н∙м, что даёт диапазон измерений19,62 Н∙м.Таким образом, абсолютная погрешность измерений датчика крутящегомомента составляет ±0,0588 Н*м, прибора ±0,049 Н*м. Суммарная абсолютнаяпогрешность измерения крутящего момента ±0,108 Н*м.РасходРасходизмеряетсяротаметромЭМИС-МЕТАсотносительнойпогрешностью измерений ±4 % и диапазоном измерений 64 м3/час.
Такимобразом, абсолютная погрешность измерений расхода составляет ±2,56 м3/час.72Частота вращения фиксируется лазерным тахометром с относительнойпогрешностью измерений ±0,04 %. Для диапазона от 1000 до 9999 об/минабсолютная погрешность составляет ±3,6 об/мин.
Однако, нужно учитывать,что частота вращения при работе машины постоянно меняется и колеблется впределах ±30 об/мин, что вместе с погрешностью прибора даёт суммарнуюабсолютную погрешность измерений ±18,6 об/мин.Так как мощность считается через произведение частоты вращения накрутящий момент, то и абсолютная погрешность будет считаться по формулепроизведения погрешностей:∆{в = ±@ ∙ ,•:gкр •,jkk(2.25)Удельный расход считается как отношение объёмного расхода кмощности.Следовательно,иабсолютнаяпогрешностьсчитаетсяпосоответствующей формуле (на 60 делим для того, чтобы привести расход км3/мин):∆¤ =¥"š ›∆¦в :{в š{в,Œ"›"(2.26)По формулам были рассчитаны погрешности, которые были нанесены награфики, представленные в предыдущем разделе.
Значения ложатся вдоверительныйэксперимента.интервал,чтоподтверждаеткорректностьпроведения73ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЁТАСПИРАЛЬНОГО ДЕТАНДЕРА3.1. Особенности расчёта машиныСпиральный детандер обладает рядом особенностей, отличающих его отпоршневых машин. Отсутствие мёртвого объёма приводит к тому, что нетпотерь на повторное сжатие газа и нет потерь на отсечку впуска.
При реальнойстепени расширения выше геометрической на выходе из спиралей наблюдаетсяпроцесс выхлопа, а если она ниже – впуска газа. Эксперимент показал, чтомашина стабильно работает на режимах, при которых наблюдается и выхлоп, ипроцесс впуска газа. Однако, режим, при котором наблюдается впуск газа,нерационален – газ перерасширяется, то есть, спроектированная закруткаспиралей больше необходимой. Но режим, при котором наблюдается выхлопможно считать расчётным, так как потери от выхлопа относительно невелики,но при этом можно уменьшить закрутку, и как следствие, габариты спиралей.Для расчёта машины необходимо знать значения основных потерь. Этивеличины позволяют задаться коэффициентом подачи и изоэнтропным КПД,связью идеального детандера с реальным. Проведённые экспериментыпозволяют получить данные для одной машины, логично предположить, чтодля других спиральных машин с другими геометрическими характеристикамиспиралей структура потерь будет отличаться.
Однако, во-первых, проведённоеэкспериментальноеисследованиеявляетсяпримеромиспользованияразработанной методики проведения эксперимента, по которой можноиспытать другие машины, получив зависимости потерь от геометрическиххарактеристик. Во-вторых, полученные экспериментальные данные позволятпроверить разработанный алгоритм расчёта, что будет доказательствомкорректности его использования для инженерных расчётов.74Учесть все потери сложно, поэтому нужно учитывать в первую очередьте, влияние которых наиболее значительно. Перечислим все возможные иобоснуем выбор исследованных в эксперименте потерь:1. Перетечки газа с входа к выходу из машины.Данный вид потерь играет решающую роль в спиральных машинах.Производство спиральных компрессоров стало возможным, когда удалосьдостичь высокой точности изготовления спиралей, что снизило перетечки доприемлемых значений.
Этот вил потерь теперь может быть учтен в расчётах –был проведён эксперимент по определению расхода перетечки.2. Механическое трение.Трение также вносит существенный вклад в снижение КПД. Былпроведён эксперимент по определению мощности трения, данный вид потерьможет быть рассчитан.3. Выхлоп или впуск газа.Выхлоп или впуск газа на выходе из спиралей – единственныйсущественныйвидиндикаторныхпотерь.Востальном,индикаторнаядиаграмма спирального детандера похожа на индикаторную диаграммуидеального детандера. Значение этой потери будет зависеть от условий работы,которую легко рассчитать теоретически и учесть в расчётах.4. Охлаждение масла.Данный вид потерь будет только у маслозаполненных спиральныхдетандеров, то есть в случае, когда вместе с рабочим телом в процессе егорасширения будет присутствовать жидкость, частично нагревающая рабочеетело.
Значение потери зависит от расхода масла и может быть существенно,если массовый расход масла сопоставим с расходом рабочего тела. Охлаждениемасла тоже будет учтено в расчётах.5. Внешний теплоприток.6. Гидравлические потери.Однимизглавныхпреимуществспиральныхдетандеровпередпоршневыми является отсутствие клапанов. Как следствие, гидропотери на75входе и выходе у этих машин должны быть значительно меньше. Исходя изданного предположения, гидравлические потери учтены не будут. Однако,вклад этих потерь может стать значительным при работе с выхлопом. Тогда изза резкого выхода газа из парной полости может наблюдаться дросселированиеи пульсации газа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
