- •Лабораторная работа №1
- •2 Измерение давления
- •2.1 Измерение статического давления
- •2.2 Первичные преобразователи
- •3. Измерение температуры
- •3.1. Первичные преобразователи
- •4 Измерение расхода
- •4.1 Дроссельные расходомеры
- •4.3 Объемные и массовые расходомеры
- •4.4 Турбинные расходомеры
- •4.5 Вихревой расходомер
- •Принцип работы теплового массового расходомера для газов
- •Основные преимущества:
- •3.2 Принцип piVметода
- •Прибор для определения состава продуктов сгорания QuitoxKm 9106
- •Лабораторная работа №2 Обработка результатов измерения температуры и давления газового потока. Анализ погрешностей
- •Статистическая обработка группы результатов равноточных наблюдений
- •Методы и средства определения параметров распыленного топлива и токсичности выхлопа двс.
- •Расходная характеристика и коэффициент расхода
- •Содержание лабораторной работы
- •Основные теоретические положения
- •Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •Работа выполняется в следующей последовательности:
- •Обработка результатов эксперимента
- •Контрольные вопросы к отчёту по лабораторной работе
- •Физические основы теплотехнических измерений
- •443086 Самара, Московское шоссе, 34.
- •443086 Самара, Московское шоссе, 34
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
С А М А Р А 2012
Министерство образования и науки
Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний
С А М А Р А
Издательство СГАУ
2012 г
УДК ХХХ.ХХХ, ХХХ.ХХХ
Составители: к.т.н. В.Ю.Абрашкин.
Рецензент: д-р физ.-мат. наук, проф. И.О. Фамилия,
Физические основы теплотехнических измерений/ сост.: [и др.] – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2012. – ХХ с.: ХХ ил.
Рассмотрены физические основы измерений основных параметров рабочих процессов в ДВС и камерах сгорания ГТД, методика обработки результатов измерений и определение их погрешностей, требования к первичным преобразователям и измерительным приборам. Рассмотрены вопросы определения экологически характеристик ДВС
Указания предназначены студентам, при изучении курса по физическим основам теплотехнических измерений в ДВС.
Методические указания разработаны на кафедре «Теплотехника и тепловые двигатели» совместно с Научно образовательным центром газодинамических исследований СГАУ.
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2012
Лабораторная работа №1………………………………………………………………….
Лабораторная работа №2………………………………………………………………….
Лабораторная работа №3………………………………………………………………….
Лабораторная работа №4…………………………………………………………………
Лабораторная работа №5………………………………………………………………….
Лабораторная работа №1
Методы и средства измерения параметров потока жидкости и газа.
Цель работы 1. Изучение методов расчёта основных параметров газового потока.
2. Изучение конструкции и принципа действия приборов для измерения давления, температуры, расхода жидкости и газа, полей скоростей газовоздушного потока, состава продуктов сгорания и оксидов азота.
Основные теоретические положения
1 Расчётные формулы
В инженерных расчётах параметров потоков жидкостей или газа в тепловых двигателях, как правило, определяют статические (Р и Т) и заторможенные (Р* и Т*) параметры, плотности газа или жидкости , объёмный (Q) и массовый (G) расходы, а также скорость потока С. С этой целью используют сравнительно небольшое количество газодинамических и термодинамических соотношений. Основные из них следующие:
Уравнение состояния газа – , из которого обычно определяют плотность .
Уравнение Бернулли . На его основе вычисляют скорость в потоке
Для определение скорости истечения сжимаемой жидкости из замкнутого объёма с параметрами газа Р* и Т* применяется формула
Уравнение неразрывности чаще используют в виде
Применение газодинамических функций позволяет рассчитывать расход газа по параметрам заторможенного потока
Поскольку статическая температура не поддаётся непосредственному измерению, её обычно определяют по алгоритму
таблицы ГДФ
Зная температуру Т и используя ГДФ, вычисляют величину скорости потока
Видно, что для использования этих формул при обработке экспериментальных результатов необходимы прямые измерения достаточно узкого круга параметров:
Любое измерение представляет собой процесс, структуру которого можно представить в виде следующей схемы:
Рисунок 1. Структурная схема измерения параметра Х
2 Измерение давления
В потоке различают давление торможения и статическое давление, зная которые, можно найти основные параметры движущегося газа. Давление торможения - это давление изоэнтропно заторможенного потока. Статическое давление - это давление среды, действующее на тело, движущееся с потоком, или на неподвижную стенку, расположенную параллельно скорости потока . Связь давления торможения и статического давления для несжимаемой жидкости определяется уравнением Бернулли:
где - плотность жидкости (газа).
Для замера давления в потоке нужно иметь специальные приемники. Они должны:
не слишком возмущать поток, а значит, помимо прочего, иметь сравнительно небольшие габариты;
быть не слишком чувствительными к изменению направления потока;
обладать достаточной механической прочностью, а иногда и жаропрочностью.
Рисунок 2. Приёмник статического давления
2.1 Измерение статического давления
Измерение статического давления на поверхности тел и стенках каналов осуществляется с помощью дренажирования (рис. 1). К форме и расположению дренажных отверстий предъявляютсяопределенные требования: ось отверстия должна бытьперпендикулярна поверхности; диаметр в пределах 0,5—1,5 мм(отверстия меньшего диаметра быстро засоряются,большего — дают значительную ошибку измерения), отношение толщины стенки к диаметру отверстия не должно быть меньше трех; кромки отверстия не должны иметь заусенцев, скруглений и фасок,иначе возможны заметные погрешности измерения (рис 2). В окрестностях дренажа стенка или поверхность должныбытьсовершенно гладкими – без выступов, впадин и рисок. Дляизмерения полного и статического давления в потоке, применяются Г-образные и дисковые насадки различных конструкций. Применение Г-образных насадок основано на том, что на поверхности осесимметричного тела вращения с обтекаемой головной частью на расстоянии более 3d от носка давление практически равно статическому (см. рис. 6.31). На этом расстоянии осуществляют отбор давления. Эти насадки достаточно точно измеряют статическое давление в широком диапазоне изменения дозвуковой скорости . Простейшим и широко используемым приёмником давления торможения является Г-образная трубка. Она часто комбинируется с приёмником статического давления. Схема такого насадка приведена на рисунке 4. Кривые в нижней части рисунка показывают распределение давления по поверхности цилиндрической части насадка: левая кривая – с нижней стороны, где отсутствует державка, правая – с верхней стороны. Размеры комбинированных насадок нормализованы.
Рисунок 3. Комбинированный насадок с полусферической головкой для измерения динамического напора