Лекции Паро- и газотурбинные установки эксперимент (539880), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Окончательно получается следующая приближенная формула для вычисления погрешности измерения температуры термопарой:

(58)

Пример расчета погрешности измерения температуры термоэлектричеким термометром, состоящим из термопары ТХА и измерительного прибора КСП-4 класса точности 0,5 с пределом 0-1100 ⁰С в точке с t = 1000 ⁰С _СВ = 0,1 ⁰С. Найдем значение величин, входящих в формулу :

₁ = 7,72 ⁰С (ГОСТ 3044-77)

₂ = 3,86 ⁰С (ГОСТ 3044-77)

_ТП = 5,5 ⁰С (ГОСТ 7164-78)

_СВ = 0,1 ⁰С

Подставив полученные значения в формулу, получим:

⁰С

Источником погрешностей при измерении температуры с помощью термометров сопротивления являются основная допустимая погрешность, определяемая классом точности прибора и градуировочной характеристикой термопреобразователя сопротивления.

Дополнительные погрешности вызываются:

• неточной подготовкой сопротивления соединительной линии (наличие систематической ошибки)

• изменение сопротивления линии при изменении температуры окружающей среды

• дополнительным нагревом чувствительного элемента измерительным током (наличие систематической погрешности)

• воздействие внешних электрических и магнитных полей.

Суммарная основная погрешность измерений температуры термометром сопротивления определяется по формуле:

(59)

где: _П - основная допустимая погрешность прибора ⁰С.

_Г - погрешность градуировки термопреобразователей сопротивления ⁰С

_М - погрешность, возникающая от нагрева термопреобразователя измерительным током.

_Л - погрешность подгонки сопротивления соединительной линии, ⁰С.

5.2 Измерение давления.

Давлением принято называть напряженное состояние газообразных тел, вызванное воздействием различных внешних факторов. Давление газов определяется силой действующей нормально к поверхности. В системе единиц СИ, единица давления - Паскаль (Н/м²).

В зависимости от выбранного начала отсчета давление имеет различную величину и наименования.

Если отсчет осуществляется от абсолютного нуля (полного вакуума), то это абсолютное давление, которое входит во все основные аэродинамические и газодинамические уравнения и выражения (уравнения состояния, Бернулли, уравнение расходов и т.п.). Для определения абсолютного давления можно воспользоваться показаниями барометра (атмосферное давление Р₀, В₀) и манометра (избыточное давление Р_изб) :

При исследованиях потоков газов различают полное и статическое давления, которые определяют газодинамическое состояние движущегося газа.

Статическим давлением называется давление которое существовало бы в данной точке невозмущенного телом потока, если бы тело двигалось со скоростью потока, или давление, которое испытало бы достаточно малое тело, не деформирующее поток и движущееся вместе с потоком.

Под полным давлением понимают давление адиабатически заторможенного потока, или давление, которое испытывает плоское тело, поставленное перпендикулярно вектору скорости.

Для того чтобы измерить давление, необходимо поместить в поток соответствующие приемники. Места для размещения приемников выбирают исходя из картины распределения давлений на поверхности тела.

К приемникам давления (называемых также насадками) предъявляют следующие требования.

1. Приемники давление должны иметь малые габариты, чтобы обеспечить минимальные возмущения в потоке.

2. При определении осредненных давлений в потоках приемники должны правильно усреднять во времени переменные характеристики потока.

3. Возможности приемников должны соответствовать исследуемым диапазонам скоростей.

4. Приемники должны быть нечувствительны к скосам потока.

5. Насадки для измерений в потоке должны обладать необходимой механической прочностью.

6. Приемники должны быть просты по конструкции с возможностью монтажа и демонтажа во времени испытаний.

Приемники для измерения полного давления.

Простейшим приемником полного давления является согнутая Г-образно трубка, своим открытым концом короткого колена направленная против потока.

Введенная в поток трубка тормозит струйки газа, размещенные против трубки. Часть струи деформируется и симметрично обтекает приемник, но по крайней мере одна струйка тормозится до нулевой скорости и ее кинетическая энергия превращается в энергию давления. Принимается, что потери тепла и энергии вдоль линии тока, проходящей через критическую точку, отсутствуют. Значение полных давлений позволяет определить потери энергии в потоке. Измерение полных давлений является одним из основных при исследовании течений в каналах ГТУ.

Точность определения полного давления в большой степени зависит от влияния на приемник угла скоса потока. Под скосом потока понимают несовпадение направления потока с осью отверстия, а угол между направлением потока и осью отверстия называют углом скоса. Опыты показывают, что форма приемника полного давления сильно влияет на диапазон чувствительности приемника к углу сноса - рис. 6.

Увеличение диаметра приемного отверстия по сравнению с наружным, диаметром и наличие внутренней фаски, снятой под углом 60-90⁰ способствует увеличению диапазона нечувствительности приемника к скосу потока. (Рис. 7)

Эта характеристика приемника весьма важна в тех случаях, когда трудно установить приемник по направлению потока или если направление потока изменяется на различных режимах работы ГТУ. Как свидетельствуют опытные данные, наибольший диапазон ( = 45⁰) в отношении их нечувствительности к углу скоса потока имеют приемники полного давления с протоком. Следует отменить, что скорость потока в свою очередь оказывает влияние на чувствительность приемника к углу скоса потока: чем больше коэффициент скорости , тем меньше диапазон нечувствительности приемника к углу скоса.

В зависимости от области их применения (сверхзвуковой поток, пограничный слой….) приемник полного давления изменяются и приобретают различные специфические особенности. Существуют насадки для измерения давлений в нескольких точках по радиусу, комбинированные для одновременного измерения статического и полного давлений или полного давления и температуры, насадки с осреднением давления и другие.

При измерении в сверхзвуковом потоке перед насадком возникает ударная волна, и насадок измеряет уже полное давление за скачком, отличающееся от давления перед скачком на величину потерь энергии в скачке.

Приемники для измерения статического давления.

Статическое давление обычно измеряют либо на стенке канала, либо в потоке – при помощи насадков.

При измерении давления на стенке делают допущение, что статическое давление постоянно по сечению при равномерном установившемся потоке. В действительности это не всегда бывает справедливо, что приводит к ошибкам измерения от 1 до 3%. Если этими ошибками по условиям испытаний можно пренебречь, то в стенке делают отверстия – приемники статического давления и обеспечивают передачу давления к измерительному прибору. Приемное отверстие обычно выполняется диаметром от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от диаметра канала, по которому двигается газ и от его скорости (рис.7). Отверстия меньшего диаметра (0,5 мм) очень часто засоряются, что осложняет эксперимент. Отверстия большего диаметра (1,5 мм) дают большую ошибку в измерении давления. Поэтому вопрос о выборе диаметра отверстия решают в каждом отдельном случае исходя из потребностей точности измерения.

На точность измерения давления оказывает влияние качество выполненного отверстия. Прежде всего, ось отверстия должна быть перпендикулярна поверхности канала или касательной к ней. (в случае криволинейной поверхности).

Кромка отверстия должна быть острой. Закругления, фаски и наклон отверстия вызывают погрешности в измерении.

Если стенки канала имеют значительную толщину, то следует учитывать, что отношение толщины стенки к диаметру приемного отверстия не должно быть меньше трех. Стремление измерить статическое давление наиболее точно заставляет отбирать давление не в одной, а в нескольких точках (4-х и более) в одном сечении с последующим осреднением тем или иным образом.

Для измерения статического давления в потоке применяют насадки различного типа, прежде всего насадок Г-образной формы (рис. 8). Насадки такого типа отличаются обычно формой начального участка и расстоянием от передней кромки до оси приемного отверстия. Для измерения давления в потоке с малыми скоростями применяют полусферическую носовую часть, в потоках с большими скоростями – либо овальную форму, либо конус. При дозвуковых скоростях потока рассматриваемые насадки дают высокую точность измерений. Только при скоростях соответствующих  от 0,8 до 1, ошибка измерения статического давления возрастает, что это ограничивает применение таких насадков в этой области. Одним из существующих недостатков этих насадков являются их большие габариты, что ограничивает их применение в ряде случаев, например при испытаниях лопаточных машин. Наибольшим диапазоном не чувствительности с скосу потока обладает приемник статического давления с протоком Рис. 8, г.

При наличии угла скоса до 20⁰, погрешность измерения статического давления не превышает 1-2%. Недостатком таких приемников является невозможность их применения при больших скоростях потока, так как уже при  = 0,75 в канале приемника образуется критическое течение и приемник перестает работать.

При экспериментальных исследованиях ГТУ и их элементов часто применяют комбинированные приемники – Рис. 8, ж, чтобы уменьшить загромождаемость сечения канала и обеспечить измерение практически в любой точке. Комбинированный насадок применяют для измерения полного и статического давлений, скоростей потока, числа М и коэффициента скорости  при до звуковых и умеренно сверхзвуковых скоростях потока. Минимальная скорость, при которой можно производить одновременное измерение полного и статического давлений, находится в интервалах  = 0,1 0,2 и зависит от величины перепада давлений по манометру.

8

Передача давления от приемника к манометру.

Передача давления от приемника к средству регистрации может осуществляться двояким путем: по трубопроводам небольшого диаметра ( 6мм) и по проводам (если после приемника давления было преобразовано в электрическую величину). При передаче давления по трубопроводам необходимо обеспечить герметичность системы и периодически проверять ее. Источником погрешностей при измерении давлений являются также запаздывание манометрических систем. Изменение давления в приемном отверстии не сразу отражается показанием манометра, а через некоторый промежуток времени, когда установится равновесие (установившийся, стационарный режим). Время запаздывания может быть существенным и предварительный отсчет показаний(запись) приводит к существенным погрешностям.

Запаздывание манометра возникает из-за наличия сопротивления трубок, соединенных с ним, инерционности движущихся масс, в результате изменения плотности воздуха. На практике диаметр соединительной трубки берут в пределах 1,25 1,5 от диаметра отверстия и делают ее как можно короче. При передаче электрического сигнала также возникают погрешности из-за потерь напряжения. Наименьшие погрешности имеют индивидуальные датчики, где измерительным параметром является частота, котороя при передачи по проводам не меняется.

Приборы (средства) для измерения давления.

Характеристики

Список файлов лекций