Лабник к восьмой лабороторной работе (djvu)

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР АтОСКОВСКИИ ордена ЛЕНИНА н ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЗНЕРГЕТИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ Утверждено унеовмм Идравлевнем МЭИ Лабораторная работа )чя 8 по курсу ОСНОВЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА И ПРОЦЕССЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПЫТАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ МАШИНЫ ( Продолжительность ~лабораторного занятия — 4 часа. Домашняя подготовка — 2 часа) Назначение работы Задание В описании лабораторной работы «Испытание холодильной газовой машины» приведена схема эксперимеиталыюго стенда, КИП, методика проведении работы и обработки результатов с помощью ЭВМ, дана оценка погреш1юсти эксперимента. Описание лабораторной работы предназначено длн студентов четвертого нурса ПТЗФ и ЭФФ. © Московский энергетический институт, !984 г.

Газовые холодильные машины (ГХМ) получили широкое применение благодаря их компактности и эффективности. Существует несколько типов поршневых ГХМ. Наибольшее распространение получили машины, работающие по обратному циклу Стирлинга, позволяющие в одной ступени получить температуру в интервале от — 80 до — 200' С. Такие машины стали использоваться как лабораторные ожижители воздуха.

Целью настоящей работы является ознакомление с рабо= чими процессами и конструкцией отечественной холодильногазовой машины, снятие ее технических хцрактеристик, сопоставление действительной и теоретической холодошроизводительности машины, получение навыков по пуску, обслуживанию и остановке машины. 1. При домашней подготовке изучить литературу 11, с. 85 — 881, 12, с. 1331 и описание к данной лабораторной работе. 2. В лаборатории ознакомиться с конструкцией разобранной холодильно-газовой машины. 3. Освоить пуск, обслуживание и остановку машины по инструкции, имеющейся в лаборатории. 4.

Получить зависимость холодопроизводительности от расхода охлаждающей среды, среднего давления, температуры окружающей среды и сопоставить ее с теоретической величиной. Описание лабораторной установки Установка '(рис. 1) состоит из холодильно-газовой машины 1, пускового баллона 2 с трубопроводом, щита управления 3 и приборного шита 4, водяного фильтра б для очистки охлаждающей воды и осушителя газа 6, водоструйного насо- са 7, прибора К-508, сосуда Дьюара У, универсального вольтметра 10. иго оотгг Рис. й. Продольвый разрез газовой холодильаой машины Машина (рис.

2) содержит основной поршень 1. Пространство над поршнем делитси вытеснителем 2 на две части: над вытеснителем — расшцрительную полость и под вытеснителем — компрессионную. Оба пространства связаны друг с другом через каналы. По ходу каналов размещено при тевлообменника: холодильник 3, состоящий из большого числа водяных охладительных труб, генератор 4, состоящий из медной тонкой проволоки диаметром 20 — 25 мк, конденсатор 5, в котором имеются ребра внутри и снаружи б. Основной поршень 1 приводится в движение от коленчатого вала с помощью двух параллельно соединенных штоков 7, вытеснитель штоком 8, ырейцкопфом 9 и штоком!0. паратора, на которых вымораживаются влага и углекислый газ, и ожижается на внешних ребрах конденсатора.

Жидкий воздух стекает в сосуд Дьюара через гидравлический затвор, который несмотря на пониженное давление в конденсирующем пространстве позволяет выводить жидкий воздух из установки, а также уменьшает теплоприток в холодную зону машины. Без предварительной осушки и очистки от СОя непрерывная работа машины возможна не более суток, далее машина должна отогреваться.

Работа машины автоматически контролируется приборами управления по расходу охлаждающей жидкости в системе охлаждения, давлению масла в системе смазки и рабочему давлению гелия в машине. При выходе любого из этих параметров за допустимые пределы машина автоматически останавливается. () 160 Юбд Рис. 3. Схема газового цняла: а — изменение объемов полостей расширения и сжатия от угла поворота кривогвипа; б — циял Стирлинга; в — схематическое представление внутреннего процесса при прерывистом движении поршня и вытеснителя Кривошипы коленчатого вала ,размещены под углом (рис. З,а), так что вытеснитель работает с некоторым опережением по сравнению с поршнем.

В машине одновременно происходят два процесса: процесс получения холода — внутренний гвроцесс, в идеальном случае соответствующий циклу Стирлинга (рис. З,б), и процесс ожижения газа — внешний. Воздух из атмосферы проходит через сетки ледяного се- Технические данные молодильно-газовой машины Используемый хладоагент — гелий технический МРТУ-77- 66; количество гелия в машине — около 30 граммов; диаметр цилиндра — 101,6 мм; ход поршня — 52 мм; диаметр вытеснителя — 70 мм, ход вытеснителя — 30 мм; Рабочее масло— турбинное 22П ГОСТ 32-53; заправочная емкость масляной системы — 1,25 л„расход охлаждающей жидкости — не менее 0,3 л/с; мощность электродвигателя — 17 кВт; число оборотов электродвигателя н компрессора — 1460 об/мин; питание электродвигателя — трехфазная сеть частотой 50 Гц, напряжением 380 В.

Контрольно-измерительные приборы Для снятия характеристик машины стенд оснащен следующими КИП (рис. !): термопары 1~ — 1з, подсоединенные к вольтметру униве!реальному В7-21, расходомер Р1 на линии охлаждающей воды, комплект типа К-50 для замера потребляемой из сети электрической мощности, образцовый манометр класса 0,4 с верхним пределом измерения 40 кг/смя, термомевр с ценою деления 0,1 град. для замера температуры окружающей среды, мерный сосуд 1 л. Порядок проведения работы Категорически запрещается производить пуск и останов машины без механика нли преподавателя. 1) Пуск лзазиины. Установить расход охлаждающей воды не менее О,З л/с; при нормальном расходе на щите управления горит сигнальный транспарант «вода».

Уровень масла в картере машины должен достигать верхней риски. При недостаточном расходе воды электроконтактный вакууммстр блокирует машину. Давление гелия в неработаю1цей машине должно быть не менее 1,8 МПа, иначе электроконтактный манометр блокирует машину и по давлению гелия. Пуск машины осуществляется нажатием соответствующей кнопки на щите управления. П1рн нажатой конпке начинает вращаться электродвигатель, масляный насос создает давление масла в компрессоре, загорается сигнальный транспорант «масло», компрессор с холостого хода переходит на рабочий, контактный манометр показывает среднее йзабочее давление гелия, контакты его 4зазомкнуты и загорается транспорант «гелий».

Машина работает. 2) Выполнение работы. Отметить время пуска и через каждые три минуты замерять температуру сетки льдосепаратора и температуру окружающей среды до полной стабилизации температуры иа сетке льдосепаратора, Отрегулировать расход воды (вентиль !О) так, чтобы ее перепад был в пределах 3 — 5'Г. При установивпгемся режиме определить время наполнения жидким воздухом, предварительно охлажденного, лит1рового сосуда Дьюара.

При этом через кажлые три минуты 1зроизводить замер температуры ожиженного воздуха, расхода охлаждающей воды, ее температур, температуры окружающей среды и потребляемую электродвигателем мощность. Обработка разультатов испытания 1. По соответствующим тари1ровочным кривым для термопар и дифманомепра определить температуры охлаждающей воды, жидкого воздуха и расход воды. 2. Определить мощность на валу машины как сумму замеренных мощностей в трех фазах,, умноженную на КПД электродвигателя: з !уа=з! ХЖ, гле з)=0,88 — КПД электродвигателя.

8 3. Действительная часовая холодопроизводительность машины, Вт: 4«О= П (зас 12), тле рр 6 = — — производительность машины по сжиженному возил духу, кг/с; У вЂ” объем мцрного сосуда Дьюара, заполняемого во время опыта жилким воздухом, мз; р — плотность жидкого воздуха прн условиях эксперим~н~~ Раы Тмаа', !ос, !з — соответственно знтальпия воздуха ври параметрах окружающей среды и в сжиженном состоянии при Р„, Т, Дж/кг. 4. Определяем теоретическую холодопроизводительность (!! идеальной машины без потерь, цикл которой представлен на,рис. З,б: и'и Ь з!а Й (/о= — „, Рио! „ьз)111 ° Программа 1 ап 31 — 5 — 1983 г 1 1=10 з 1 допустим 1=0 2 введем я 3 вставим 1=1+1 4 еслч 1 10 ""О ичти и о 5 вычислим !=аз/зг ц=)!(зз зз — 2зззз соз 31+1) а = (зз з!и з~ ) /(зз соз з1 — зз) 6 вычислим о=агс!ба г=агс!и ((ц япо)/(!+ц соко)) 7 лопустим г=!г~ 8 спросим 9 вычислим ц= ф(!з+2!и соз о+и') )/(!+ц+2зз) 10 вычислим р=зз)1((! — 8)/(1+и)) е= (!+д)/(1 — д) г= (из~заря яп г) /(60 (1+!'(! — пз) ) ) 11 вычислим м=лзззорпц яп(г — о)/(60(1+1(1 — Я~))) 12 вычислим н=м — г ш=з1о/н в=а~о/зз л=зю+зз 13 печатаем с 3 знаками г ш л 14 печатаем с 3 знаками в и 15 кончаем исполним 1 100 1, 2217 2,5 0,97 2 3,9226 1500 80 300 6400 695 г= 2286,417 ш=0,036 л= 7095,000 м=21107,979 в=0,108 Рас.

4. Программа расчета газовой маазиаы аа ЭВМ «Наври-2» где и — число оборотов машины, об/мнн; р — среднее за цикл давления гелия, МПа, снимаемое по контактному манометру; Ф'г — максимальный объем полости расширения (~рис. 3, а) для данной конструкции машины, равный 100 смз; Ь вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от относительных температу9 Т.,/Т, объемов $',/Гм полости сжатия н расширения и угла () (рис. З,а); 6 — угол фазового сдвига между максимальным давлением и минимальным объемом полости расширения. Расчет теоретической холодопронзводительности удобнее произвести, пользуясь программой 1, составленной по методике, изложенной в 11). В программе приняты следующие обозначения: аг а, аг аг а, аг аг а, ав а х у Фгг 3 г р ас Рта» а Та Тг с м Ф В Тг г/То 9 р е г и а ш В л о ч аг ам б Р а 0 Он,о 1чгг Чг г Ой~о~ ~% В 1У Программа работает следующим образом.

Операторы 1 — 4 осуществляют ввод исходных данных, обозначенных в таблице соответствия. В операторе 5 вычисляется относительная температура, а в 6-м — угол ~р и В. Теоретическая холодопроизводительность определяется в операторе 6. В операторах 9, 10 определяются потери холодопроизводительности, абсолютная и относительная величина.