книги / Методы исследования центробежных компрессорных машин

где F i и F% — площадь поперечного сечения трубки и бачка соот­ ветственно.

Таким образом, меняя наклон трубки, можно менять чувстви­ тельность микроманометра.

Все существующие конструктивные разновидности бачковых микроманометров с наклонной шкалой отличаются друг от друга

восновном только приспособлениями для отсчета уровня жидкости

иустановки определенного угла а.

случаев отношение площадей в микроманометрах с наклонной

мают 2—3 мм. Меньшим диаметр не делается во избежание увели­ чения влияния капиллярной депрессии, а большим — из-за вно­ симой неясности при определении положения мениска в наклонной трубке. По этой же причине угол а не должен быть меньше 6—7°. Трубки должны быть тщательно прокалиброваны.

Широко распространенные отечественные микроманометры типа ЦАГИ и ЛПИ имеют шкалу в 200 мм.

При большом количестве точек измерения регистрирующие приборы — жидкостные манометры — для удобства наблюдения обычно монтируются на общем пьезометрическом щите. Такое расположение манометров имеет определенные преимущества. В частности, в этом случае сравнительно легко может быть обеспе­ чена объективная запись показаний приборов при ограниченном числе наблюдателей в сравнительно короткий промежуток вре­ мени.

В зависимости от требований эксперимента на пьезометриче­ ском щите могут монтироваться до нескольких десятков U-образ- ных или бачковых манометров как с открытым, так и с закрытым резервуаром. Расположение бачков на разных уровнях позволяет измерять различные давления и разрежения.

с большим удельным весом (см. приложение 8). Внутренний диа­ метр трубок 8— 12 мм. Диаметр коллекторов 80 мм. Бачки вы-

полнены достаточно большой площади с отношением -- Qt<— ^ 500. г трубок

Это обеспечивает относительное постоянство уровня жидкости в бачках даже при одновременном измерении максимальных пере­ падов давления всеми двенадцатью трубками.

Материалом для коллекторов и бачков служат латунь и алю­ миний. Применяются стеклянные или полихлорвиниловые трубки. Пьезометрический щит хорошо освещается и при необходимости может быть снабжен приспособлением для фотографирования показаний. Расположение бачков на разных уровнях позволяет регистрировать не только избыточное давление, но и давление разрежения. Щит оснащен двухэтажными мостками.

Манометры с упругими чувствительными элементами — пру­ жинные манометры — имеют при определенных условиях некото­ рые преимущества перед жидкостными. Они находят довольно широкое применение при измерении давлений более 3—5 кГ1см2.

По сравнению с жидкостными манометрами их инерционность значительно меньше, так как при работе не происходит вытесне­ ния дополнительных объемов жидкости. Помимо этого малые габариты манометров этого типа и их компактность позволяют размещать их непосредственно вблизи места измерения при мини­ мальной длине соединительных трактов. Это обстоятельство еще больше уменьшает время срабатывания системы. Отсутствие рабо­ чей жидкости, имеющей подчас ярко выраженные токсичные или агрессивные свойства, улучшает работу обслуживающего персо­ нала и позволяет не предъявлять особых требований к материалам манометров и соединительных трактов. Таким образом, полностью исключается нежелательный заброс рабочей жидкости в помещение или испытываемую машину. Последнее могло бы привести к по­ ломке дорогостоящих приборов, а в некоторых случаях и к аварии экспериментальной установки.

Использование манометров с упругими элементами особенно желательно при проведении испытаний на газах, хорошо раство­ ряющихся в рабочей жидкости или вступающих с ней в реакцию.

К основным недостаткам этих манометров следует отнести их относительную сложность, необходимость периодической тари­ ровки, сравнительно невысокую точность измерения. Точность этих приборов в значительной степени можно повысить, применяя тщательную тарировку и специальные оптические или электри­ ческие устройства для отсчета показаний.

В качестве упругих элементов манометров этого типа приме­ няются трубки Бурдона или гофрированные мембраны, силь­ фоны и пружины, навитые из трубок. Практически при исследо­ вании ц. к. наибольшее распространение получили образцовые манометры с трубками Бурдона. Эти манометры изготовляются

промышленностью на давление 1,5 кГ/см2 и выше. Для давления

пуск регистрирующих приборов ГРМ-2 с печатающим механизмом для определения разрежения, избыточного давления или разности

к комбинированным. Измерение осуществляется автоматическими пружинными элементами, выполненными по типу рычажных весов. Давление или разрежение подводится к одному или к двум (в слу­ чае перепадомера) сильфонам, установленным на рычаге, который и преобразует получаемые от приемника давления импульсы в силу, действующую на рычаг. Последняя непрерывно автомати­ чески уравновешивается силой деформации винтовой измери­ тельной пружины и является мерой давления или разрежения.

Регистрирующие шкалы всех приборов одинаковы; их показа­ ния записываются в условных единицах. Регистрация осуще­ ствляется печатанием на двух бумажных лентах. Печатающий механизм включается кнопкой или контактами внешнего реле.

Основная допустимая погрешность прибора не превышает ±1,5% от предельного значения величины, измеряемой соответ­ ствующим чувствительным элементом. Опыт работы на ГРМ-2 показывает, что эта погрешность может быть снижена до 0,5% тщательной тарировкой.

Несмотря на несомненные достоинства, ГРМ-2 до сих пор не нашел широкого применения в исследовательской практике оте­ чественных организаций. По-видимому, это связано в основном со сложностью наладки и эксплуатации, а также с довольно боль­ шой стоимостью прибора.

При детальном исследовании ступеней и секций ц. к. и их эле­ ментов необходимое количество одновременных замеров пневмо­ метр ическими приборами может достигать нескольких сотен. В этом случае обычная схема, когда каждый приемник давления соединяется со своим регистрирующим прибором, становится неудобна. Значительно меньше регистрирующих приборов тре­ буется, если приемники давления объединяются в группы, обслу­ живаемые одним общим манометром, к которому они последова­ тельно подсоединяются.

Чаще всего нецелесообразно пользоваться одним регистриру­ ющим прибором для обслуживания всех приемников давления, так как это при большом количестве точек измерения удлиняет время проведения эксперимента. Кроме того, для получения до­ статочной точности необходимо, чтобы шкала манометра соответ­

ствовала величине измеряемого давления, поэтому давления в точ­ ках замеров, объединяемых в одну группу, должны быть одного порядка.

Втех случаях, когда средства автоматической регистрации (фотографирование манометров, манометры с печатающим устрой­ ством и т. п.) не применяются, а число приемников давления велико, целесообразно некоторое количество приборов соединить

синдивидуальными манометрами, а остальные объединить в одну или несколько групп, обслуживаемых каждая одним регистриру­ ющим прибором.

Впринципе использование одного регистрирующего прибора для определения величины давления в нескольких точках возможно

ибез применения специального переключателя последовательным подключением соединительных резиновых трубок, идущих от приемников давления к штуцеру манометра. Однако при этом возникают значительные неудобства, связанные с необходимостью герметизации соединительных трактов, не подсоединенных к ма­ нометру. Утечки газа могут исказить картину обтекания иссле­ дуемых элементов, внести дополнительные погрешности в резуль­ тат эксперимента. Помимо этого, многократное подсоединение обычно применяемых при давлениях до 2—3 кГ/см2 резиновых соединительных шлангов неудобно, удлиняет время проведения эксперимента и, в конечном итоге, приводит к нарушению гермети­ зации соединения.

Во избежание указанных неудобств в последние годы в иссле­ довательской практике получили распространение одноканаль­ ные и многоканальные переключатели. Количество каналов пере­ ключения определяется числом манометров, подсоединенных к пе­

реключателю. Так, например, для регистрации импульса от 30 приемников давления в одноканальном переключателе, соеди­ ненном только с одним манометром, требуется произвести 30 пере­ ключений. В трехканальном переключателе, соединенном с тремя манометрами, необходимо сделать только 10 переключений.

Характерная схема одноканального 60-точечного переключа­ теля конструкции НЗЛ изображена на рис. 59.

Переключатель состоит из трех плит. В базовую плиту 3 ввер­ нуты на бакелитовом лаке 60 штуцеров 4, соединяемых с местами замеров. С базовой плитой жестко связаны уплотнительная плита 2 и направляющая плита 1. В базовой и уплотнительной плитах смонтирован запорный механизм, обеспечивающий герме­ тизацию неподсоединенных к манометру соединительных шлангов. Герметизация обеспечивается клапаном 8 с пружиной 9 и резино­ вым сальником 7. На направляющей плите закреплены три планки 6, обеспечивающие фиксацию соединенного с приемником давления наконечника 5 в определенном положении.

Особенностью этого переключателя по сравнению с другими известными типами является наличие резиновых сальников, кото­

рые позволяют не прибегать к тщательной обработке сопрягаемых поверхностей плит 7, 2, 3

Более удобным в эксплуатации следует признать переключа­ тель системы ЛПИ, изображенный на рис 60 Применение предла­ гаемой конструкции позволяет легко перейти к многоканальным

Рис 59 60-точечный одноканальный переключа тель конструкции НЗЛ

что и у переключающего устройства высокооборотных передатчи­ ков давления, применяемых для измерений в относительном дви­ жении (см. п. 30).

Прибор состоит из основного диска 1, избирательного диска 3 и нескольких простых деталей Оба диска изготовлены из стали марки ХВГ, закалены до твердости HRC 60, их прилегающие друг к другу плоскости шлифуются, доводятся по плите и притираются друг к другу до получения чистоты V 12 и идеально ровной по-

верхности. Для отделения смазанных тончайшим слоем и прило­ женных друг к другу деталей требуется значительное усилие.

Диск 3 жестко соединен с рукояткой 5 и осью 4, которые позво­ ляют ему поворачиваться относительно корпуса 1. Резиновая втулка 11 и гайка 10 гарантируют постоянное прижатие плоско­ стей деталей 1 и 3 друг к другу. При повороте диска 3 перепускной канал 6, выполненный в его теле, последовательно соединяет одно из ряда расположенных по окружности отверстий 7 с кольцевой канавкой 9. Эта канавка через штуцер 2 соединена с манометром, а отверстия 7 через штуцера 8 с приемниками давления.

Пригонка поверхностей дисков 1 и 3 исключает какие-либо перетечки газа из соединительных трактов в атмосферу или из тракта в тракт. Для герметизации трактов достаточно пояска при­ тертой поверхности около 2,5 мм. Переключатели этого типа вполне удовлетворительно работают при перепадах давления 1— 2 кГ/см2. Есть основания предполагать, что герметичность пере­ ключателей не будет нарушена и при значительно больших давле­ ниях.

Несмотря на высокие требования к качеству поверхностей, их ручная пригонка после шлифовки не занимает более трех­ четырех часов. Герметичность приборов сохраняется в течение нескольких месяцев работы, после чего восстанавливается неболь­ шой притиркой.

Для поворота диска 3 не требуется большого усилия. В то же время сил трения достаточно для предотвращения самопроизволь­ ного поворота диска, поэтому каких-либо специальных фиксаторов не требуется.

Используются переключатели на 10—20 точек с диаметрами дисков 100— 150 мм. Разновидность этого прибора — трехканаль­ ный переключатель — имеет три кольцевых канавки, три ряда отверстий и три перепускных канала в избирательном диске. Это позволяет подводить давление от трех точек замера к трем манометрам, что, в частности, делает возможным соединение с ма­ нометрами через переключатель комбинированных приборов, например трехканальных цилиндрических зондов. При работе с одноканальными насадками применение трехканального переклю­ чателя значительно уменьшает время проведения эксперимента.

2 5 . И з м е р е н и е т е м п е р а т у р

Точное измерение температуры газового потока является одной из наиболее сложных задач, стоящих перед экспериментатором при исследовании ц. к.

Измерение температуры газа, движущегося с относительно большой скоростью, может быть произведено достаточно точно только в том случае, если будет обеспечен надежный учет условий взаимодействия потока и термоприемника.

Поток, набегающий на термоприемник, частично тормозится, при этом часть кинетической энергии газа преобразуется в тепло­ вую. В связи с этим термоприемник в процессе теплообмена при­ нимает температуру Тизлп лежащую между термодинамической температурой потока Т и температурой полного торможения Г*,

ляемый экспериментально при тарировке.

Применяемые при исследовании ц. к. приборы для измерения температуры можно разделить на три основных типа: 1) жидкост­ ные термометры; 2) термоэлектрические пирометры — термопары; 3) термометры сопротивления, — проволочные и полупроводни­ ковые.

Ртутные термометры получили наибольшее распространение среди жидкостных термометров благодаря физико-техническим свойствам ртути. Это наиболее простые в эксплуатации приборы для измерения температур. Цена деления термометра выбирается в соответствии с требуемой точностью измерения. При газодинами­

правки в показания термометров. Поправка на смещение нулевой точки определяется проверкой точки 0° С, т. е. точки таяния льда. Поправка на выступающий столбик ртути вводится в тех случаях, когда часть капилляра, заполненного ртутью, не нахо­ дится в среде, температуру которой следует определить.

п— длина выступающего столбика в градусах шкалы тем­ ператур.

Величина коэффициента a для различных сортов стекла при­ водится в литературе [17]. Для измерения температуры высту­ пающего столбика может быть установлен вспомогательный термо­ метр.

Аэродинамическую тарировку жидкостного термометра произ­ вести технически трудно, поскольку коэффициент восстановления его зависит от глубины погружения, наличия защитной гильзы и ее формы. Поэтому применять ртутные термометры следует

только в тех сечениях канала, где полная температура не отли­ чается от измеряемой в пределах требуемой точности измерения. Обычно этому требованию удовлетворяют сечения, скорость в ко­ торых не превышает 20—30 м/сек. Применение ртутных термо­ метров при больших скоростях вызовет дополнительные погреш­ ности измерения, а в некоторых случаях и поломку термометра без защитной гильзы.

К недостаткам ртутного термометра относится также необхо­ димость визуального снятия измеряемой величины. Практически

возможность дистанционной записи отсутствует. Кроме того, термометр не позволяет с достаточной точностью определять температуру в узких каналах.

При установке термометра для повышения точности измерения трубопровод должен быть теплоизолирован; термометр реко­ мендуется устанавливать в местах, свободных от вибрации.

Термометр можно устанавливать в термометрической гильзе

и без нее (рис. 61). Гильза предохраняет термометр от поломки,

атакже служит для удобства пользования термометром. Однако при точных измерениях следует по возможности избегать приме­ нения гильз. Обязательно применение закрытых гильз при ра­ боте с агрессивными и токсичными газами в целях полной гермети­ зации трубопровода, а также при давлениях свыше 2 кГ1см2 для механической защиты термометра.

При установке термометра следует теплоизолировать часть гильзы, контактирующую с окружающей средой. Стенки гильзы