Эффективность тепловой защиты газовой завесой на плоской стене (1163151), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этообеспечивает целостность обтекаемой поверхности и отсутствие продольных тепловыхперетечек между секциями. Кроме того, в пазы вставлялись теплоизолирующиетекстолитовые вставки (2) толщиной 0,8 мм и закреплялись клеем БФ-4. Проницаемаяпластина крепилась к корпусу модели (7), изготовленному из стали, и далее с помощьювинтов и эпоксидной смолы крепилась к распределительному коллектору (5). Для болееравномерной подачи вторичного воздуха по всей площади пористой секции в коллектореустанавливались смесительные сетки (3). При герметизации и закреплении всех частеймодели использовалась эпоксидная смола и клей БФ-4.Каждая секция проницаемого участка имеет индивидуальную систему подачивторичного воздуха с раздельным измерением и регулированием его температуры ирасхода.17Температура проницаемой поверхности отождествляется с температурой газа,выходящего из пластины, и измеряется хромель-копелевыми дифференциальнымитермопарами.ХолодныеспаитермопарпогружаютсявсосудДьюарастрансформаторным маслом, температура которого измеряется лабораторным ртутнымтермометром с точностью до ±0,10С.
Для установления термопар в пористой пластинесверлились глухие отверстия 1, 2 мм (рис. 4б) на такую глубину, что до поверхностиобтекаемой потоком основного газа, оставалось 0,3 мм. Провода термопары 0, 2 ммизолировались от металлических частей модели двухканальной фарфоровой соломкой1, 2 мм и закреплялись клеем БФ-4. При установке термопар в тело пористой пластиныобращалось особое внимание на наличие электрического контакта горячего спаятермопары и материала пористой стенки.Температуравдуваемоговоздухаизмеряласьтакжехромель-копелевымитермопарами, установленными на расстоянии 2-3 мм от нижней поверхности пористойпластины каждой секции (рис. 4б), а термопарные провода также изолировалисьдвухканальной фарфоровой соломкой с последующим закреплением клеем БФ-4. Такаяустановка термопар, измеряющих температуру вдуваемого газа, позволяла не учитыватьтепловые потери в подводящих медных трубках и коллекторе модели.
В каждой секцииисследуемых моделей устанавливалось по две пары термопар, находящихся на расстоянии10 мм от центральной оси модели. Для более равномерного распределения температурыпо длине проницаемой стенки и уменьшения тепловых утечек, модель и подводящиетрубки теплоизолировались пенопластом, текстолитом и эпоксидной смолой.Для измерения распределения статического давления по длине проницаемойпластины производилось дренирование пористой пластины по центральной линиимодели. Для этого в пористой стенке каждой измерительной секции делалось сверление0,8 мм, выходное отверстие делалось 0, 4 мм и обращалось особое внимание начистоту выходных отверстий. В сверление 0,8 мм вставлялись медные трубки 0,8 мм,которые затем присоединялись к датчикам давления ИКД27Да-1500.18а)б)Рис.
4. Схема экспериментальной модели1 – пористый участок, 2 – теплоизолирующие вставки, 3 – смесительная сетка, 4 –обойма, 5 – распределительный коллектор, 6 – носок, 7 – корпус194.3. Система вдува вторичного воздуха.При проведении экспериментов на сверхзвуковой трубе подача вторичного воздухаосуществляется из магистрали высокого давления (до 200 атм) через систему вдува, схемакоторой представлена на рис. 5.
Система вдува состоит из запорного входного вентиля (1),распределительногоколлектора(2)сконтрольнымманометром,расходомерныхустройств (5) и электрических нагревателей (8) с регуляторами напряжения (9).Расходомерное устройство представляет собой мерную калиброванную критическуюшайбу (5). Перед каждым расходомерным устройством установлены воздушныередуктора (3) типа РВ-90, которые позволяют производить плавную регулировку расходаи поддерживать постоянным давление в течение каждого эксперимента. Послерасходомерных устройств (количество их соответствует количеству экспериментальныхсекций) вторичный воздух поступает в нагреватели (8).
Каждый электрическийнагреватель представляет собой спираль, заключенную в металлическую обойму иизолированную фарфоровыми вставками. Через спираль подается электрический ток,напряжение которого регулируется ЛАТРами (9) от 0 до 220 В. Таким образом,нагреватели обеспечивают плавную регулировку температуры вдуваемого воздуха оттемпературы в магистральном трубопроводе до около 100 °С.Приведенная система вдува позволяла поддерживать постоянным в течение всехэкспериментов заданный расход воздуха с точностью ±3% в каждой экспериментальнойсекции.Подробное описание процедуры определения расхода воздуха – в разделе 5.220Рис.
5. Система подачи вдуваемого воздуха1 – вентиль, 2 – коллектор с манометром, 3 – система воздушных редукторов, 4 –термопара на мерной шайбе, 5 – мерная шайба, 6 – датчик давления Honeywell ML300 передшайбой, 7 – датчик давления ИКД27Да-1500 после шайбы, 8 – электрический нагреватель,9 – ЛАТР для изменения подаваемого напряжения21V.
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ.5.1. Измерение давления.Полное давление или давление торможения. Давлением торможения называетсядавление адиабатно заторможенного потока. По уравнению Бернулли полное давлениедля сжимаемой жидкости вычисляется по формуле:k k 1 2 k 1P0 P 1 M ,2где Р – статическое давление, k – показатель адиабаты рабочего тела, M – числоМаха в потоке.Если же скорость невозмущенного потока в ресивере 1 2 м/сек, то согласноформуле можно принимать давление торможения равным статическому давлению.Полное давление измеряется насадком Пито (рис.6).Рис. 6. Измерение полного давления в каналеНасадок полного давления представляет собой трубку, ось которой совпадает снаправлением потока.
Один открытый конец трубки направлен против потока, а другойприсоединен к измерительному устройству.22Статическоедавление.Статическимдавлениемназываетсянормальнаясоставляющая силы, действующей на элемент поверхности, расположенной параллельноневозмущенному потоку. Для измерения статического давления служит приемник (рис.7),расположенный у носика модели.Рис. 7. Измерение статического давления в каналеДля обеспечения правильных замеров приемник статического давления должениметь отверстие в стенке канала 0, 4 0, 6 мм без заусенцев и фасок, расположение осиотверстия строго нормально к стенке канала.Датчики давления.
Измерение давления в настоящем эксперименте производитсядатчиками давления американского производителя Honeywell ML-300 с максимальнымрабочим давлением 20,7 атм (300 PSI = 16 BAR = 2067 Па = 20,7 атм). Погрешностьдатчика ±0,125%. Датчик выполнен из коррозионно-стойкого материала – нержавеющейстали марки 300. Крепление датчиков осуществляется с помощью самоуплотняющейсяконической трубной резьбы. Электрическое соединение осуществляется посредствомвлагозащитного разъема с защелкой. Особенностью устройства является то, чтоизмеряемая среда и чувствительный элемент разделены двойной стальной нержавеющеймембраной.
Усилие от первой изолирующей мембраны, контактирующей с рабочимтелом, передается на вторую, на которой размещаются чувствительные элементы датчика.Прогиб второй мембраны приводит к изменению сопротивления в плечах тензомоста. Приэтом параметры мембран в зависимости от измеряемого давления выбраны такимобразом, что их деформация достаточна для формирования полезного сигнала и в то жевремя является упругой. При снятии давления система устанавливается в ноль. Среднее23время ответа при подаче импульса давления от нуля до максимума не превышает 500 мкс,что указывает на достаточную безынерционность системы мембран.Рис. 8. Датчик давления Honeywell ML-300Вэкспериментетакжеиспользуютсядатчикидавленияотечественногопроизводства авиационного бортового типа ИКД-27 1500 (ИКД – измерительныйкомплекс давления, 27 В – напряжение питания, 1500 мм рт.
ст. – максимальное рабочеедавление). Погрешность измерения датчика ±3%.Блочная схема прибора ИКД-27 приведена на рис. 9 и включает в себя:1) упругий чувствительный элемент (ЧЭ);2) индукционный преобразователь перемещения (ИП);3) генератор (Г);4) выпрямитель (В);5) стабилизатор (С).Рис. 9. Блочная схема датчика давления ИКД-27Измеряемое давление воспринимается упругим чувствительным элементом (ЧЭ),перемещение которого преобразуетсяэлектрическийсигнал,индукционным преобразователем (ИП) впропорциональный24измеряемомудавлению.Питаниеиндукционного преобразователя осуществляется от генератора (Г), который преобразуетпостоянное стабилизированное стабилизатором (С) напряжение 9±0,5 В в переменноенапряжение с амплитудой порядка 12 В и частотой 28 кГц.
Выходное напряжениеиндукционного преобразователя (ИП) выпрямляется выпрямителем (В) и поступает навыходные клеммы прибора в виде напряжения постоянного тока, пропорциональногоизмеряемому давлению.5.2. Определение расхода воздуха.Расходвоздухаизмеряетсясверхкритическоймернойшайбой(рис.10),относящейся к дроссельным приборам. Дроссельными приборами называются устройства,которые при установке в трубопроводе приводят к сужению проходного сечения и,следовательно, к изменению давления в струе жидкости и массового расхода.Рис. 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
