UDC 621.1.016 (175.8)
Acestea conțin informații necesare pentru efectuarea lucrărilor de laborator: informații teoretice succinte, descrierea instalațiilor de laborator, metode de prelucrare a rezultatelor experimentale.
Compilate de: Yu.V. Menafov, art. Prep.,
SA Konovalov, asistent.
Ans. pentru eliberarea lui A.P. Avdeenko, prof.
Aceste instrucțiuni sunt un instrument de predare pentru efectuarea lucrărilor de laborator în domeniul ingineriei termice și al studenților în domeniul energiei termice în specialitățile de inginerie.
Scopul atelierului de lucru este de a consolida cunoștințele teoretice primite de studenți la cursuri, de a se familiariza cu proiectarea și principiul de funcționare a dispozitivelor de inginerie termică, de a dobândi abilități în operarea echipamentelor și de a determina principalele caracteristici ale dispozitivelor.
În prima lecție, elevii sunt instruiți în măsuri de siguranță.
În pregătirea pentru fiecare lucrare de laborator, studentul trebuie:
să studieze materiale teoretice pe teme relevante cu ajutorul instrucțiunilor metodice și a literaturii de specialitate listate în lista de referințe;
pentru a studia ordinea experimentului;
da răspunsuri la toate întrebările de control;
întocmește pregătirea raportului (dacă raportul nu este pregătit, studentului nu i se permite să efectueze lucrări de laborator).
Achiziționarea raportului se face pe foi separate și trebuie să conțină în mod obligatoriu numele lucrării, scopul lucrării, schema instalației de laborator, indicând toate părțile componente ale acesteia și tabelul în care vor fi înregistrate rezultatele măsurătorilor.
În cadrul lecției, elevii trec o teorie cu privire la subiectul relevant, efectuează lucrările de laborator, fac calculele necesare, construiesc graficele, dacă este necesar și trag neapărat concluzii.
Raportul corect emis la sfârșitul lecției este semnat de către profesor.
Lucrări de laborator 1
DETERMINAREA CARACTERISTICILOR CENTRIFUGALULUI
Scopul muncii
Pentru a studia dispozitivul și principiul funcționării unui ventilator centrifugal și a determina caracteristicile ventilatorului. Găsiți modul optim de funcționare al ventilatorului.
Informații generale
Mașinile proiectate pentru a comprima gaz sau abur sunt numite compresoare. În funcție de principiul de proiectare și funcționare, compresoarele sunt împărțite în piston, rotativ, centrifugal și axial.
O caracteristică calitativă importantă a compresoarelor este gradul de creștere a presiunii. egală cu raportul dintre presiunea gazului din spatele compresorului P2 și presiunea gazului din fața compresorului P1:
În funcție de creșterea presiunii , compresoarele au un scop diferit. Atje = 1,0 ... 1,1 compresoare sunt numite ventilatoare, al căror scop principal este de a muta gazele; la 1, = 1,1 ... 4,0 - prin compresoare sau suflante, iar la 4.0 - de fapt prin compresoare.
Ventilatoare - un suflant, creând o anumită presiune și servind la deplasarea aerului atunci când pierderea de presiune în rețeaua de ventilație nu depășește 12kPa.
În funcție de presiunea dezvoltată, fanii sunt împărțiți în următoarele grupuri:
presiune joasă - până la 1 kPa cu viteză a roții periferice 23 ... 55 m / s;
presiunea medie - 1 ... 3 kPa cu viteza roții periferice 40 ... 100 m / s;
presiune ridicată - 3 ... 12 kPa cu viteză periferică a roții 100 ... 150 m / s.
Ventilatoarele cu presiune joasă și medie sunt utilizate în instalațiile de schimb și de ventilație locală, pentru uscătoare și cuptoare. ventilatoare de înaltă presiune sunt utilizate în principal în scopuri de prelucrare, cum ar fi într-o explozie cupolă cuptor în instalațiile de sinterizare pentru alimentarea cu aer a duzelor în sistemele filtroochistitelnyh și sisteme pneumatice.
Cele mai frecvente sunt ventilatoarele axiale și centrifuge.
Ventilatorul axial este o roată de lopată amplasată într-o carcasă cilindrică, cu rotirea căreia aerul care intră în ventilator sub acțiunea lamelor se deplasează în direcția axială. Avantajele ventilatoarelor axiale sunt simplitatea designului, capacitatea de a controla în mod eficient performanța în gamele largi prin rotirea lamelor roților, o productivitate mai mare, reversibilitatea. Deficiențele includ o cantitate relativ mică de presiune și zgomot crescut. Cel mai adesea, acești ventilatoare sunt utilizați la o rezistență scăzută a rețelei de ventilație (până la aproximativ 200 Pa), deși este posibil să se utilizeze aceste ventilatoare la rezistențe ridicate (până la 1 kPa).
ventilator centrifugal (Fig.1.1) constă dintr-un rotor cu palete 1 2 montate pe axul motorului 3 (motorul prezentat nu este prezentat), de intrare sau de aspirație duza 4, duza de evacuare 5 și carcasa ventilatorului 6.
Figura 1.1 - Schema ventilatorului centrifugal
Principiul ventilatorului centrifugal este după cum urmează. La rotirea rotorului 1, particulele de aer sunt lame 2 antrenate într-o mișcare de rotație, în care particulele de aer acționează forțe centrifuge care sunt direcționate din centru către pereții carcasei 6. Astfel, fiecare particulă de aer efectuează o mișcare complexă: pe de o parte, se deplasează de-a lungul lamei, iar pe de altă parte se rotește împreună cu rotorul în jurul axei sale. Deoarece particulele de aer dinspre centru spre peretele de carcasă, centrul de rotație și duza de aspirație 4, o presiune negativă, adică presiunea aerului mai mică decât presiunea atmosferică. Sub influența diferenței de presiune, particule de aer noi din atmosfera din jur intră în conducta de aspirație. Astfel, aerul poluat este îndepărtat din orice sursă din clădirea mașinilor, metalurgică și din alte magazine.
particulele de aer, a scăzut de la centrul de rotație la carcasa ventilatorului, se deplasează de-a lungul carcasei și introduceți conducta de evacuare 5. Atunci când acest lucru are loc compresia aerului, crește presiunea acesteia și devine mai mare decât presiunea atmosferică.
La o viteză constantă de rotație, funcționarea unui ventilator centrifugal este caracterizată de următorii parametri:
debitul volumetric al gazului transportat - capacitate. m 3 / s;
presiune diferențială ( „cap“), generat de ventilator - diferența dintre presiunea totală la intrarea (duza de aspirație) și ieșirea (racordul de refulare) -ΔRv ventilator. Pa
unde
coeficientul de eficiență η este raportul dintre puterea necesară pentru deplasarea aerului la puterea efectiv utilizată de ventilator:
consumat de energie ventilator Nv. Tues.
În ventilatoarele centrifuge, parametrii V, ΔPv și Nβ sunt interconectați și o schimbare a uneia dintre aceste cantități determină o schimbare în celelalte.
Dependentele grafice ΔΡβ = f1 (V), Nβ = f2 (V), η = f3 (V) se numesc caracteristicile ventilatorului. Acestea reflectă în mod clar caracteristicile ventilatorului și vă permit să selectați ventilatorul cel mai economic pentru această conductă. Pe baza calculelor teoretice, aceste caracteristici nu pot fi obținute cu suficientă precizie. Prin urmare, în practică, se utilizează caracteristicile ventilatoarelor obținute experimental. Figura 1.2 prezintă caracteristicile tipice ale unui ventilator centrifugal la o viteză de rotație constantă n (rpm).
Valoarea eficienței maxime determină calitatea decisivă a economiei ventilatorului. Performanța ventilatorului care corespunde eficienței maxime este denumită optimă, iar modul de funcționare corespunzător al ventilatorului este optim.
Figura 1.2 - Performanța completă a ventilatorului
Cea mai importantă este curba relației dintre presiune și capacitate P-V - așa-numita caracteristică de presiune a ventilatorului (caracteristică de presiune). Pentru determinarea acesteia, este necesar să se facă măsurători ale presiunii totale la intrarea și ieșirea ventilatorului pentru diferite valori ale productivității.
Presiunea totală este suma algebrică a presiunilor statice și dinamice:
Presiunea statică este diferența dintre presiunea gazului în conducte și în aerul ambiant. La intrarea în ventilator, presiunea statică este mai mică decât presiunea atmosferică, deci are o valoare negativă. La ieșirea ventilatorului, presiunea statică este mai mare decât presiunea atmosferică și are un semn pozitiv.
Presiunea dinamică sau de mare viteză depinde doar de viteza gazului și este întotdeauna pozitivă. Presiunea dinamică este determinată de formula
unde ρ este densitatea gazului, kg / m3;
ω este viteza gazului, m / s.
În practică, presiunea în conductă poate fi măsurată cu un manometru în formă de U și un tub pneumometric.
La măsurarea mediului lichid în formă de U manometru trebuie măsurată cu davleniemRa este conectat printr-un tub de metal sau cauciuc cu un manometru genunchi, și un al doilea picior - cu atmosfera, avand o davlenieRb barometric. Înălțimea coloanei de lichid măsoară presiunea în exces (figura 1.3a)
Unde ρ este densitatea lichidului, kg / m 3;
g - accelerația gravitației, m / s 2.
Ca fluid de lucru, apa sau alcoolul sunt cel mai adesea folosite. Precizia măsurării cu un manometru în formă de U cu o citire corectă a nivelelor de lichid în tuburi este destul de mare. Citirea citirilor manometrelor lichide este prezentată în figura 1.3, b, c.
Figura 1.4 - Determinarea presiunii și scăderii presiunii cu
Pentru a determina performanța ventilatorului, utilizați tuburi pneumometrice sau dispozitive de reglare a presiunii - dispozitivele de constricție. Dispozitivele de strângere pot fi utilizate pentru a măsura fluxul de orice mediu unifazic, pot fi instalate în conducte de orice diametru; Temperatura și presiunea mediului pot fi aproape orice valoare. Este foarte important ca caracteristica de calibrare a dispozitivelor standard de îngustare să poată fi determinată prin calcul.
În această lucrare se utilizează un dispozitiv de accelerație (șaibă de curgere) pentru a determina curgerea aerului. Principiul utilizării dispozitivelor de reglaj pentru măsurarea debitului de gaz poate fi înțeles din graficul distribuției de presiune atunci când este instalat în tubul diafragmei (figura 1.5)
Am plasat în conducta diametrul D diafragma, care este o șaibă cu o gaură d. și măsurați presiunea din conductă în diafragmă și dincolo de ea. Atunci când conducta este îngustată, viteza aerului crește de la ω1 la ω2. în urma căruia, potrivit legii lui Bernoulli, presiunea scade de la P1 la P2. În spatele diafragmei, viteza aerului scade, iar presiunea crește până la P3. dar P3 <Р1 . то есть наблюдается перепад давления на шайбеPш=Р1-Р3 . который пропорционален квадрату скорости воздуха. Зная диаметрd отверстия шайбы, можно определить расход газа в кубических метрах за секунду:
unde c este factorul de deschidere. Pentru debitmetrul utilizat în această instalație, c = 0,64 · 10-2.
Figura 1.5 - Reglarea gazului cu diafragmă și natura schimbării
presiune la drossel
Performanța ventilatorului poate fi reglată în mai multe moduri. Una dintre cele mai economice moduri - schimbarea numărului de rotații ale rotorului - nu a primit până în prezent o distribuție largă datorită dificultăților asociate cu schimbarea numărului de rotații ale motorului. Metoda cea mai răspândită este reducerea amortizorului, care are o eficiență scăzută. În această lucrare, controlul capacității va fi efectuat cu ajutorul unui amortizor montat pe conducta de admisie.
Configurația de laborator (Figura 1.6) este format dintr-un ventilator centrifugal 1, motorul de inducție 2, duza de aspirație 3, obturatorul 4, duza de evacuare 5, conducta de tur 6 și o șaibă 7. Pentru a măsura căderea totală de presiune la orificiul de admisie și evacuare a ventilatorului este utilizat îndoit la un unghi drept tuburile pneumometrice 8 și 9, fixate în duzele de intrare și evacuare și conectate la un manometru în formă de U. cădere de presiune statică asupra șaibei debitului măsurat prin tuburile pneumometric directe 10 și 11, fixate perpendicular pe conducta înainte și după o spălare a 7 și conectat la un manometru 12.