книги / Насосы и вентиляторы

Небольшое давление при аэродинамических испытаниях (менее 2 кПа) измеряют микроманометрами (рис. V II.3), в которых одно

колено для получения более точных отсчетов делают наклонным,

а другое заменяют достаточно емким резервуаром, изменением уров­ ня в котором можно пренебрегать. Замеренные давления рекоменду­

ется приводить к нормальным атмосферным условиям.

Такие давления определяют по формуле

Ар = (Л — й0) g sin apMkTAf

где h — показание жидкостного манометра при измерении; h0— показание жидкостного манометра до начала измерения; g — уско­ рение силы тяжести; а — угол наклона трубки; рт — плотность

залитой жидкости; k,r — коэффициент тарировки шкалы; Д — по­

правка на атмосферные условия.

тельной влажности фо=0,5 (влияние этого последнего параметра незначительно), чему соответствует плотность атмосферного воздуха р0 = 1,2 кг/м3, поправка Д =760(/+273)/5293, где t и В характери­ зуют условия испытания.

Имеются приборы для измерения малых давлений, действующие

ина других принципах (например, мембранные типа НМП и др.).

При измерении малых давлений отсчеты по шкале микромано­

метра (Л, Л0) удобнее брать в миллиметрах, а не в метрах, т. е. с

изменением масштаба в 1000 раз. Тогда, чтобы сохранить обычную

размерность давления р (Па), следует и плотность залитой жидкости

зоваться жидкостными манометрами, залитыми ртутью или спир­ том, а для гидравлических измерений — ртутью или другими жид­ костями, не смешивающимися с водой.

Измерение расхода жидкостей. Расход можно измерить непосред­ ственно объемным или весовым способом (с помощью мерных ба­

ков, газовых и водяных часов) или определять его умножением

предварительно измеренной средней скорости на площадь проход­ ного сечения. Среднюю скорость измеряют с помощью крыльчатых

механизмов или по перепаду давлений.

капельных жидкостей — вертушкой.

Крыльчатый анемометр при измерении устанавливают в потоке

ему навстречу. После разгона крыльчатки включают на определен­ ное время Z секундомер и одновременно счетчик оборотов, показа­ ния которого фиксируют до начала опыта пг и после его окончания я 2. Продолжительность опыта должна быть не менее 30 с. Рычаж­ ком включения или выключения счетчика можно управлять дис­

танционно — с помощью шнурков.

Число оборотов в секунду с учетом тарировочного коэффициен­

та k (по таблице или графику паспорта прибора) определяет из­

показанию присоединенного к термопаре гальванометра с помощью

тарировочной кривой определяют искомую скорость.

Скорость воздуха можно определить также реактивными при­

борами (рис. V II.7 ), основанными, например, на измерении высоты

подъема воздушной струей в вертикальной стеклянной трубке по­

плавка (ротаметр) или измерении угла отклонения воздушной

струей флюгера (реаметр).

где если узкий и широкий диаметры трубки d и D — в м, а Др — в Па, то L — в м3/с.

Скорость жидкости можно также определять с помощью напор­ ной трубки (трубки Пита, рис. VII. 10), измеряя в потоке полное,

статическое и, как разность их, динамическое давление.

трубки. Место измерений выбирают в наибольшем удалении от

колен, тройников и других фасонных частей трубопроводов, спо­ собствующих искажению равномерности потока. В трубопроводах

круглого поперечного сечения измерения можно производить по

одной оси (диаметру), а при недостаточно выровненном потоке — по двум взаимно перпендикулярным диаметрам, осредняя резуль­

тат (рис. V II.11).

По каждой оси динамическое давление измеряют напорной труб­ кой через 15. .25 мм, но не менее чем в пяти точках.

В соответствии со значением измеренного в каждой точке дина­

мического давления ртп и плотности жидкости вычисляют скорость

»= Y

по значениям которой в зависимости от места измерения по оси стро­ ят график — поле скорости (рис. V II.12, кривая v).

Среднюю скорость течения жидкости можно определить методом

о

перечного сечения трубопровода; vr — скорость на произвольном

радиусе; г — произвольный радиус.

R

Интеграл Çvrrdr можно определить графически (см. рис. V II .12)

о

как площадь, ограниченную кривой, построенной на графике поля скорости в координатах г и rvrt где vr берется из поля скорости в

зависимости от г. Если поле скорости симметрично, то построение и вычисление достаточно произвести для одного радиуса — левого

Р е ш е н и е . Для опреде­ ления в соответствии с постро­

енным полем среднего значе­

ния скорости задаемся произ­ вольными значениями г (по левому и правому радиусам),

определяем из поля скорости

соответствующие значения vr

ивычисляем значения rvr.

На графике поля скорости

*ср = 5^5 0,045 = 9.

При прямоугольном поперечном сечении трубопроводов скоро­

сти измеряют в серединах разбиваемых квадратов площадью не

более 0,05 м2 каждый (но не менее чем в четырех точках), а затем

вычисляют среднеарифметическое значение.

Измерение скорости по коллектору. Тарировку указанных вы­

ше измерительных приборов более просто и точно можно провести

«по коллектору» (рис. VII. 13). Для этой дели в начале всасывания

устанавливают плавный коллектор, коэффициент местного сопро­ тивления которого весьма незначителен и известен (для коллектора, профилированного по лемнискате, принимают £вх= 0 ,0 2 ).

Далее в цилиндрическом трубопроводе, на расстоянии одного калибра за коллектором (калибр — длина, равная диаметру), де­ лают отверстие для измерения статического давления.

Потерю давления в цилиндрическом трубопроводе длиной в один калибр можно также оценить приведенным коэффициентом

местного сопротивления

i Tp = X ^ 0 ,0 2 .

Если для сечения 0—0 перед коллектором и сечения 1—1 в ме­ сте измерения давления написать уравнение Д. Бернулли, то полу­

чим

Рст0+ у ио — Рстх+ у vl + (£вх + £тр) у »

где г/о= 0 .

Обозначая рСТо—рст=Рк> после подстановки и преобразований получим

Для воздуха при нормальных условиях (р = 1,2 кг/м3) получаем

у=3,9бК/?к- Тарировочный коэффициент прибора определяют в результате

шкале обычно указывают числа оборотов в 1 мин.

Измерение мощности. Мощность нагнетателей в тех случаях,

когда они имеют привод от электродвигателей трехфазного пере­

менного тока, можно определить по формуле

N = vA У з cos фт)мт1вт)д1 0 -3,

где V— напряжение, В ; А — сила тока, A; cos <р — КПД двигате­

ля, зависящий от его нагрузки; т]м — КПД, учитывающий механи­

ческие потери в самом двигателе; т)в — КПД с учетом механических

потерь в подшипниках нагнетателя; т)д — КПД, учитывающий

потери в передаче от двигателя к нагнетателю.

В этом случае N (кВт) — мощность на колесе нагнетателя. Ввиду

трудности учета всех указанных выше КПД описанный метод дает

только приближенные результаты.

При переменном трехфазном токе активную мощность можно из­ мерить по схеме, показанной на рис. VII. 15.

Для определения мощности нагнетателя должны быть известны КПД самого электродвигателя ть, передачи, если имеется г)г, а также коэффициенты трансформации силы тока т|с и напряжения т]н. Тогда

N = (и^+и^ЛэЛпЛсПн. ГА6 мощность N и показания ваттметров

и W2 выражены в ваттах.

В самом грубом приближении потребляемую электродвигателем мощность определяют по табличным значениям его N0 и J 0 и изме­ ренной силе тока J из отношения

N = N ' .

J o

Мощность нагнетателей с вращающимся рабочим органом можно

определить динамометрическим путем. Для этой цели удобна кон­ струкция динамометра (рис. VII. 16), представляющего собой элект­ родвигатель, смонтированный так, что статор вместе с прикреплен­

ными к нему коромыслами весов может свободно качаться (мотор-

весы).

При вращении нагнетателя, испытываемого таким динамометром, статор вместе с коромыслом воспринимает момент вращения и отк­ лоняется в силу закона Ньютона «действие равно противодействию».

Величина этого момента определяется произведением длины плеча коромысла на вес груза, возвращающего статор в исходное положе­

ние (M = lg ), а мощность — по формуле N=Mco.

в самом динамометре предварительно определяют вес груза при

отсоединенном нагнетателе g0 и вычитают его из измеренного при

испытании £ нзм, т. е. g = g HBU—go-

Для измерения мощности могут использоваться и пружинные

динамометры.

Мощность поршневых нагнетателей определяют снятием индика­

соответственно перемещая карандаш. Пружина прокалибрована та­ ким образом, что каждой единице давления соответствует опреде­

ленное перемещение карандаша. Барабан индикатора, соединенный

споршневым штоком, перемещается одновременно с ним.

Врезультате такого двойного движения карандаш вычерчивает

на бумаге барабана замкнутую кривую — индикаторную диаграмму

Последняя позволяет контролировать работу нагнетателя и опреде­

лять его индикаторную мощность.

Для определения индикаторной мощности среднее индикатор­

ное давление, получаемое делением площади диаграммы на ее длину, умножают на объем, описываемый поршнем за один ход.

VI 1.2. Методика гидравлического испытания нагнетателей

Руководствуясь действующими ГОСТами, определяют опытным путем характеристики нагнетателей (см. выше), а в ряде случаев также определяют прочность, шум, начало кавитации и т. д. В соот­

ветствии с результатами испытания пересчитывают характеристики на другие условия работы, а также выявляют опытные коэффициен­

ты, используемые при расчетах.

С помощью характеристик нагнетателей, сопоставляя их и поль­

зуясь методом наложения (см. гл. VI), можно анализировать раз­ личные случаи работы нагнетателей. Для лопастных нагнетателей наилучшей конечной формой обработки испытаний является полная

характеристика при неизменной частоте вращения с кривыми р—L,

N—L и у\—L.