Диссертация (1025751), страница 10
Текст из файла (страница 10)
1- ступень увлажнения; 2 –коллектор отборного пара; 3 – бак ресивер; 4 – блок пародутьевых форсунок; 5 –исследуемый объект; 6 – коллектор питательной воды; 7 – конденсатор.63Перегретый пар из отбора турбины доводится до состояния насыщения вдвух ступенях увлажнения путем впрыска питательной воды. Таким образом, вбаке ресивере стенда формируется равновесная среда сухого насыщенного пара.Для создания начальной влажности рабочего тела перед исследуемым объектомиспользуется блок пародутьевых форсунок, которые формируют полидисперснуюжидкую фазу в баке ресивере впрыском питательной воды. Плотность функциираспределения (по массе и концентрации) образовавшихся капель по размерампредставлена на рисунке 2.2.
Подготовленная влажнопаровая среда поступает висследуемый канал, после чего направляется в конденсатор, и конденсатвозвращается в тепловой цикл электростанции.35mi/mΣ,ni/nΣ, %30mi/mΣ2520ni/nΣ15105dк, мкм001020304050607080Рисунок 2.2.Функция плотности распределения дисперсного состава капель, формируемыхфорсункамиОсобенностью данного стенда является возможность использованиясъемных рабочих частей, в которые устанавливаются объекты исследования. Этокритически важно с точки зрения чистоты эксперимента, так как различныеобъекты исследования требуют индивидуальных параметров обтекания потоком.Кроме того, это позволяет на одном и том же стенде проводить испытанияразличных элементов проточных частей турбомашин. В Таблице 1 представлены64параметры рабочей среды для стенда КВП-2.
На рисунке 2.3 представлен общийвид стенда КВП-2.Таблица 1.Параметры рабочей среды в стенде КВП-2Давление пара ДавлениеМаксимальное Максимальная Давлениеиздавлениеотбора питательнойтурбины, МПаводы, МПаресивере,вв температура в конденсаторе,ресивере, оСкПаМПа0,660,171954-100Рисунок. 2.3.Внешний вид КВП – 2 со стороны ресивера2.1.2. Система пневмометрических измерений ИВК MIC-300MДля измерения основных режимных параметров потока, таких кактемпература полного торможения перед исследуемым объектом и статическоедавление на стенках канала, используется система пневмометрических измеренийMIC-300M.65В [47] наиболее подробно рассмотрена работа ИВК МIC-300М, которыйрешает следующие задачи: сбор, преобразование, регистрация, обработка,передачаипредставлениепреобразователей.Комплексинформациивключаетсвдатчиковсебяистойкуизмерительныхспервичнымипреобразователями сигнала, которая устанавливается непосредственно вблизиэкспериментального стенда, приборной стойки с MIC-300M (см.
Рисунок 2.4) ирабочего места удаленного доступа, расположенного в звукоизолированномпомещении (см. Рисунок 2.5).Рисунок 2.4.Измерительно-вычислительный комплекс на базе MIC-300МРисунок 2.5.Рабочее место удаленного доступаОткрытая архитектура, а также легкость в масштабировании ИВК MIC300M позволяют ему работать с различными видами первичных измерительных66преобразователей, принципы работы которых основаны на разных эффектах(пьезоэлектрические, емкостные, пьезорезистивные и так далее).Для измерения статического давления вдоль стенок каналов использовалсяпарокоммутатор ИДК-16 производства НПП «Мера» (см. Рисунок 2.6), которыйпозволяет измерять давление по одному из 16 каналов.
Для избегания негативныхэффектов, связанных с аккумуляцией влаги в дренажных трубках, имеетсяфункция продувки. ИДК – 16 включает в себя [56]:3 датчика давления на размерные диапазоны с выходом 4..20 мА [53].Систему клапанов для коммутации выходных каналов, входапродувки, датчиков.Модули измерения и управления (один токовый модуль MC – 114Сдля измерения сигналов с датчиков давления, два модуля дискретного выводаМС-404 для управления клапанами входных каналов, входа продувки и датчиков).ИДК-16 имеет интерфейс Ethernet и может подключаться к локальной сети,тем самым производится его интеграция с измерительно-вычислительнымкомплексом MIC-300M.Для измерения температуры полного торможения [68] перед исследуемымобъектом используется термопара КТХК02.01-С10-И-1,0-1000/2000 - кабельныйтермопреобразователь ХК (хромель-капель) с изолированным рабочим спаем встальной оболочке диаметром 1 мм.
Обеспечивается одновременное измерениесигнала по 32 каналам.Рисунок 2.6.Парокоммутатор ИДК-16672.1.3. Прибор теневой автоколлимационный ИАБ-451Для визуализации волновой структуры потока использовался теневойавтоколлимационный прибор ИАБ-451 – Теплер. Принцип его действия основанна шлирен-методе.Шлирен-метод [68] - метод обнаружения оптических неоднородностей впрозрачныхпреломляющихсредахнаосновеизменениякоэффициентапреломления. Применительно к потокам сплошных сред, данный метод, выявляетнеоднородности в распределении плотности среды, что делает его наиболееэффективным методом для экспериментальной визуализации волновых эффектовпри сверхзвуковом течении.Принцип действия шлирен-метода заключается в следующем [68]. Потоклучей от точечного или полосового источника излучения (см.
Рисунок 2.7)рассеивается линзой (2) и направляется в поток через исследуемый объект (3).После чего собирается линзой (2’) и фокусируется на непрозрачной ширме (5), наконце которой расположена острая кромка, представляющая собой нож Фуко.При этом пучок лучей фокусируется непосредственно на самом краюнепрозрачной ширмы. Таким образом, при отсутствии неоднородности в потоке,все лучи будут поглощаться непрозрачной ширмой, проявление же оптическойнеоднородности (4) приведет к рассеиванию пучка вследствие возникновенияобласти переменного показателя преломления. Наблюдать изменения плотности впотоке можно при наличии экрана (7), на который с помощью оптическогоокуляра (6) проецируется изображение (8).Рисунок 2.7.Принципиальная схема шлирен-метода68В [68, 51] отмечается, что применение данного метода в условияхвлажнопарового потока на экспериментальном стенде связано с рядомограничений исложностей.
К ним можно отнестиналичие активныхконвективных потоков, вызванных температурными неоднородностями в среде,что делает наблюдаемую картину сильно «размытой» при максимальнойчувствительности теплера; существенно нестационарный характер протекающихв процессе течения пара явлений и так далее.Оптическая схема автоколлимационного оптического теневого приборапредставлена на Рисунке 2.8.Рисунок 2.8.Принципиальная оптическая схема автоколлимационного теневого прибораПлоскопараллельный световой поток от источника света, расположенного визлучающей части, формируется зеркально-менисковым объективом и проходитчерез область течения в исследуемом объекте. После чего с помощью линзы изеркала в приемной части направляется на нож Фуко и посредством объективапроецируется в регистраторе изображения. Особенности применения теплеранепосредственно к исследуемым в работе объектам будут рассмотрены ниже.69В качестве регистратора изображения используется система Видеоскан [68],которая включает в себя скоростную камеру видеосъемки ВидеоСпринт-G6,камеру фотосъемки ВИДЕОСКАН-285-2001, а также систему записи и храненияданных.ТехническиехарактеристикицифровойскоростнойвидеокамерыВидеоСпринт-G6 [68]:Максимальная частота съемки: 5кГц.Максимальное разрешение камеры: 1280*1024 пикселей.Исполнение: монохромное.Геометрический размер светочувствительной области: 15,3х12,3 мм.Длительность экспозиции: от 2 мкс до кадрового периода.ТехническиехарактеристикицифровойскоростнойфотокамерыВИДЕОСКАН-285-2001 [68]:Максимальная кадровая частота при максимальном разрешении: неменее 7,5 Гц.Длительность экспозиции: от 3,5 мкс до 130 мс.Разрешение: не менее 1340*1038 пикселей.Размер монохромной матрицы: 2/3 дюйма.2.1.4.
Система лазерной диагностики потоков «Полис»Системалазернойдиагностики«ПОЛИС»,котораяреализуеткросскорреляционные методы PIV, PTV, IPI, предназначена для определениямгновенных полей скоростей, концентрации и размеров трассеров, попадающих вобласть оптической видимости системы. Комплектация системы «ПОЛИС»представлена на Рисунке 2.12, а принцип работы метода лазерной диагностики –на Рисунке 2.13 [57]. Сдвоенный импульсный лазер Quantum Big Sky Laserпоследовательно создает два коротких по времени световых импульса, которые засчет специальной насадки формируют плоскость – лазерный нож, которыйнаправляется в область исследуемого потока.
Лазерное излучение засвечиваетдвижущиесявпотокетрассеры,аскоростнаякамера(TSI),котораясинхронизирована с лазером, делает две фотографии. Таким образом, сохраняется70два состояния движущейся дисперсной системы, разница во времени междукоторыми известна.Рисунок 2.12.Система лазерной диагностики «Полис»Рисунок 2.13.Схема метода лазерной диагностики потокаМетоды кросскорреляционного анализа PIV/PTV/IPI основаны на обработкеполучаемых изображений. В результате их работы можно получить следующие71данные: мгновенное поле скоростей на равномерной сетке (PIV); мгновенное полескоростей на неравномерной сетке (PTV); поле распределения размеров трассеров(IPI).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
