Методика проведения испытаний активных турбин на модельных рабочих телах.
Выборы модельных режимов.
При модельных испытаниях турбин выбор режимов осуществляется из условия равенства определяющих критериев подобия. Определяющие критерии - это критерии, определяемые параметрами, входящими в условия однозначности: обычно это граничные и начальные условия, геометрические параметры, физические константы, значения которых можно назначить при экспериментах [3]. В общем случае критериальное уравнение для турбин имеет вид:
Рассматривая данное критериальное уравнение, покажем, что во многих случаях для моделирования можно ограничиться меньшим числом определяющих критериев.
Отношение l/d представляет собой условие геометрического подобия, где l/d-линейные размеры (длина, диаметр). При испытании натурных турбин на модельных газах это условие автоматически выполняется и его можно исключить из критериального уравнения.
Отношение wокр/wад — основной определяющий критерий кинематического подобия, где w окр - окружная скорость ротора турбины на среднем диаметре; w ад — адиабатическая скорость истечения газа. Применительно к течению газа в турбине он означает подобие треугольников скоростей на входе и выходе из рабочего колеса.
Показатель 
характеризует термодинамические свойства газа в адиабатическом процессе расширения. Величина показателя адиабаты определяется видом рабочего тела и зависит от температуры и давления. Обычно при испытаниях турбин на модельных газах не удается точно выполнить условие равенства показателей адиабаты модельного и натурного рабочих тел. Если разница в значениях показателя адиабаты модельного и натурального газа не превышает 5-10%,то, как показывает опыт, отклонением от условия 
можно пренебречь. В противном случае говорят о приближенном моделировании режимов работы турбин.
|
|
|
Число М характеризует сжимаемость газа при больших скоростях течения и подобие волновых потерь при сверхзвуковых скоростях в проточной части турбины. Здесь а - скорость звука; πm - степень понижения давления в турбине; Р*вх - полное давление на входе в турбины; Рвых - полное давление на выходе из турбины.
Число Re-критерий, учитывающий влияние сил вязкости. Число Re рассчитывается по относительной скорости W2 и параметрам газа (плотности 
, температуре T2, динамической вязкости 
) на выходе из лопаток рабочего колеса. Здесь b-хорда лопатки турбины.
Число ka-критерий турбулентности газа на входе в турбину. Равенство геометрических характеристик входных газоводов на модельных и натурных испытаниях обеспечивают равенство критериев Кармана: kaн=kaм.
Таким образом, критериальное уравнение значительно упрощается и принимает следующий вид:
|
|
|
При равенстве определяющих критериев для модельных и натурных условий будут равны КПД и пропускная способность турбины.
Исходя из равенства основных определяющих критериев, входящих в критериальное уравнение, рассчитываются параметры модельных режимов 
1. Частота вращения ротора турбины.
Величина пм рассчитывается из условия соблюдения равенства критерия кинематического подобия.
Используя известные формулы:
для окружной скорости ротора турбины на среднем диаметре
для адиабатической скорости истечения газа
для адиабатической работы турбины
получаем:
где: 
-показатель адиабаты и газовая постоянная модельного рабочего тела; Т*вхм - температура торможения модельного рабочего тела на входе в турбину; 
-степень понижения давления в турбине на модельном режиме.
2. Степень понижения давления в турбине – 
Степень понижения давления в турбине определяется из условия равенства чисел Маха на модельном и натурном режиме.
3.Расход газа через турбину и мощность турбины при модельных испытаниях определяются по следующим формулам:
4.Выбор давления модельного рабочего тела на входе в турбину (Рвхм). Исходным условием выбора Рвхм. является требование равенства чисел Рейнольдса на модельном и натурном режимах.
|
|
|
то есть:
где относительная скорость на выходе из рабочего колеса турбины на модельном и натурном режимах определяется из газодинамического расчета.
Как правило, турбины энергосиловых устройств работают по числу Рейнольдса в автомодельной зоне, т.е. Reн = 6*105, что позволяет исключить из числа определяющих критериев Reн. В этом случае величину Pвхм можно рассчитать следующим образом:
где Reн = 6*106 , b - хорда лопатки турбины.
5. Выбор температуры модельного рабочего тела на входе в турбину.
Температура рабочего тела на модельном режиме выбирается такой, чтобы газ без большой погрешности можно было считать термодинамически идеальным.
При использовании в качестве модельного рабочего тела воздуха, величина выбирается такой, чтобы при расширении воздуха в турбине не выделялась влага, содержащаяся в воздухе. Однако, исходя из удобства эксплуатации и упрощения экспериментальной установки, величину Твхм воздуха выбирают равной температуре окружающей среды.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 709; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!