Учебное пособие 800582
.pdf
В результате проведения испытаний компоненте определяется эффективный полезного действия
N П ,
NТ
на модельном коэффициент
(5)
где N П полезная мощность, кВт; NT мощность подводимая к турбине, кВт.
Полезная мощность N П вычисляется по следующей формуле:
N П |
M кр п |
, |
(6) |
|
716, 2 |
||||
|
|
|
где п измеренная частота вращения турбины, миноб ;
Мкр измеренный в процессе испытаний, крутящий момент
на валу турбины.
Необходимо учитывать, что расчёты по определению параметров турбины должны проводиться так, чтобы погрешность округления вычисленного значения параметра за счёт отбрасывания десятичных знаков не превышала 0,05 %.
На основании результатов проведённого анализа построим рабочие характеристики турбины, по оси абсцисс
u
откладывается параметр cад , а по оси ординат на
отдельных шкалах откладывается расход, приведённый расход и коэффициент полезного действия в процентах, соответствующие работе турбины на модельном режиме.
19
РАСЧЕТ ДОВЕРИТЕЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА ПО ИСПЫТАНИЯМ ЭТАЛОНА ФОРСУНКИ
Дробление (распыливание) топлива в ЖРД осуществляется форсунками. Назначение форсунок: обеспечить распыл струи жидкости на капли, 2) равномерно распределить жидкость по поперечному сечению.
Чертёж форсунки представлен на рис.5
|
8 |
2 |
3 |
5 |
|
12 |
6 |
1 |
7 |
|
9 |
|
|
|
4 |
|
|
|
13 |
|
10 |
11 |
|
Рис. 5 Испытуемая форсунка в технологической оснастке: 1 – переходник входа, 2 – вставка, 3 – заглушка,
4 – гайка накидная, 5 – вставка, 6 – переходник выхода, 7 – форсунка, 8 – кольцо уплотнительное,
9 - кольцо уплотнительное, 10 - кольцо уплотнительное, 11 - кольцо уплотнительное, 12 - кольцо уплотнительное, 13 - кольцо уплотнительное.
20
Перемешивание горючего и окислителя в нужном соотношении является необходимым условием для полного протекания экзотермической реакции. Качество смесеобразования определяется работой головки, которая представляет собой совокупность элементарных смесителей. Элементарным смесителем является наименьшая группа форсунок, служащая для смешения горючего и окислителя в заданных соотношениях. Совершенство работы головки во многом зависит от совершенства работы элементарного смесителя, который состоит из набора форсунок с одинаковыми расходами. Поэтому определять расходы через форсунку необходимо с наибольшей точностью.
Для определения расхода газа прошедшего через форсунку при газодинамических испытаниях необходимо определить погрешности измерения.
Погрешность характеризуется:
-неисключённой систематической погрешностью;
-случайной погрешностью.
Оценку неисключённой систематической погрешности находят на основании экспериментальных данных исследований средств измерения, анализа погрешностей метода воспроизведения единицы расхода газа и погрешностей от действия влияющих величин.
Оценку случайной погрешности находят на основании экспериментальных данных, полученных при испытаниях, и на основе анализа влияющих величин.
Оценку погрешности следует указывать либо в абсолютной форме в единицах измеряемой величины, либо в относительной форме.
Произведём расчёт доверительного интервала по испытаниям форсунки по алгоритму представленному ниже.
21
Расчёт доверительного интервала по испытаниям эталона форсунки
Измеряемый |
|
Обознач. |
|
Измер. |
|
|
Средство |
|
|
Класс |
||||||||||||||||
параметр |
|
парам. |
|
|
|
велич. |
|
|
измерения |
|
|
точности |
||||||||||||||
Давление |
|
pC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗОНД–10- |
|
|
0,1 |
|||||||||||
перед |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИД-25 |
|
|
|
|
|
||||||
расходомером, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|||||
Температура |
|
TC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТМ119, |
|
|
|
|
|||||||
перед |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расходо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мером, С (К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|||||
Давление |
|
pвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗОНД–10- |
|
|
0,1 |
||||||||||||
перед |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИД-25 |
|
|
|
|
|
||||||
форсункой, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25,0 |
|
|
|
|
|||||
Температура |
|
Твх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТМ119 |
|
|
|
±0,5 |
||||||||
перед форсун- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
кой, С (К) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|||||
Перепад дав- |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРД ЗОНД– |
|
0,1 |
|||||||||||||
ления на фор- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10-ДД |
|
|
|
|
|
|||||||
сунке, кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|||||
|
|
1. Массовый расход газа через форсунку |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
k 1 |
|
k |
|
|
|
p |
|
г |
|
|
|
||||
|
|
m |
|
F |
|
2(k 1) |
|
|
|
|
|
, ( |
) |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
||||||||||||||
|
|
изм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
TС |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
где F |
|
dC |
2 |
|
м2 площадь |
|
минимального |
сечения |
||||||||||||||||
|
|
4 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dC 2, 076 10 3 |
м диаметр |
||||||||||||||
сужающего |
|
устройства; |
|
|
||||||||||||||||||||||
сужающего |
|
|
|
|
|
устройства |
|
|
|
|
|
|
|
расходомера; |
||||||||||||
p |
pC.изм pбар |
давление |
|
|
газа |
|
|
|
перед |
|
|
сужающим |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
C |
10,1972 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
устройством, 106 Пa ; |
p |
|
барометрическое давление, |
кгc |
; |
||||
|
|
||||||||
|
|
|
бар |
|
|
|
см2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
TC температура газа |
перед сужающим устройством, К; |
||||||||
R 287,1 |
Дж |
газовая |
|
постоянная |
для |
воздуха; |
|||
|
|
||||||||
|
кг К |
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1, 40 показатель |
изоэнтропы совершенного |
газа |
для |
||||||
воздуха; 2,076 0,938293 коэффициент расхода расходомера
с диаметром сужающего устройства 2,076 мм;термодинамический коэффициент расхода (выбираем из
таблицы, приложение Б).
2. Определение приведённого расхода газа
|
|
|
|
mпр тизм |
pвх.ном pном Тизм |
, |
|
|
|
|
|
|
|
pвх.изм pизм Тном |
|
|
где |
|
|
|
|
||
|
тизм измеренный при испытаниях расход газа, г/с; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
p |
измеренный при испытаниях перепад |
|||
|
10,1972 |
||||||
изм |
|
|
|
|
|
||
давления на форсунке, МПа; pвх.изм pвх pбар измеренное
10,1972
при испытаниях давление газа на входе в форсунку, МПа; Тизм измеренная при испытаниях температура газа на входе в
форсунку, К; pном 10,19720, 6 МПа номинальные параметры перепада давления по техническим условиям на испытуемую
форсунку; pвх.ном 17 pбар номинальные параметры
10,1972
входного давления газа по техническим условиям на испытуемую форсунку; Тном 273,15 К номинальные
параметры температуры газа по техническим условиям на испытуемую форсунку.
23
3. Среднеквадратичное отклонение расхода
|
|
|
|
|
п |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
тiпр тпр.ср |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
0 |
(т |
) |
i 1 |
|
|
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
пр |
|
|
n 1 |
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
тпрi экспериментально определённое значение |
||||||||
|
|
массового |
расхода; |
|
тпр.ср среднее |
|||
приведённого |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
арифметическое для диапазона изменений аргумента значение приведённого массового расхода, г/с; n количество экспериментальных точек.
4. Предел абсолютной погрешности измерения расхода
C (m) ( ; ) S0 (m) ,
где С (m) 2,37 – коэффициент, учитывающий
процент последующих повторных значений параметра в интервале C (m) с принятой доверительной вероятностью
Р=0,95;
5. Предел относительной случайной погрешности
C (т) |
с(m) |
100 , % |
|
||
|
mпр.ср |
|
6. Предел относительной систематической погрешности измеренного расхода (измерение по приборам)
|
о |
(m) |
( |
o |
( ))2 |
( |
o |
(P ))2 |
1 ( |
o |
(T ))2 |
, % |
|
|
|
|
|
|
С |
4 |
|
C |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где о( ) 0, 2417 0 0 |
относительная |
систематическая |
|||||||||||
погрешность коэффициента расхода газового расходомера, откалиброванного на установке для калибровки газовых расходомеров весовым способом, %;
0 ( pС ) |
|
k p |
2 |
p |
k |
|
100 |
|
2 |
|
предел |
|||
|
max |
|
бар.к |
|
бар |
|
|
0 (линРс) |
2 |
|||||
|
|
p |
|
|
p |
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
бар |
|
|
|
|
|||||
|
Сизм |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
24
относительной |
систематической |
погрешности |
измерения |
||||||||||||||||||
давления перед |
сужающим |
устройством расходомера, |
%; |
||||||||||||||||||
k 0,1 % |
класс |
точности |
прибора |
(погрешность |
прибора, |
||||||||||||||||
отнесённая |
|
к |
верхнему |
|
пределу |
|
измерений); |
||||||||||||||
kбар 0,8 мм. рт.ст абсолютная |
|
|
погрешность |
|
прибора |
||||||||||||||||
измерения |
|
|
барометрического |
|
|
кгc |
|
|
давления; |
||||||||||||
p |
барометрическое |
|
давление, |
|
|
; |
|
p |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
бар.М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см2 |
|
бар |
|
|||
барометрическое |
|
|
давление, |
|
|
|
|
|
|
мм.рт.ст; |
|||||||||||
0 (линРс) 0,1 % относительная |
погрешность |
обработки |
|
и |
|||||||||||||||||
регистрации измерительного |
канала |
датчика |
давления, |
%; |
|||||||||||||||||
p |
|
60 pбар |
МПа верхний |
предел |
|
измерения |
датчика |
||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
Сmax |
10,1972 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
давления; |
pС показание |
датчика |
|
в |
процессе |
измерения |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
А 100 |
|
2 |
|
Алин.Тс |
100 |
|
2 |
|
|
||||
давления, |
МПа; |
0 (ТС ) |
|
|
|
|
|
предел |
|||||||||||||
|
|
ТС |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ТС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
относительной систематической погрешности измерения температуры перед сужающим устройством расходомера,
%; TC температура газа перед сужающим устройством
расходомера, |
К; |
погрешность |
прибора |
tC температура газа |
|
расходомера в |
0С; R |
|
T |
температуры; |
Алин.Тс |
|
12 |
|
|
4 |
|
tC абсолютная |
||
А |
RT |
|
|
|
|
|
||
1000 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
измерения температуры, 0С; перед сужающим устройством
52,92 Ом сопротивление датчика 0,30 абсолютная погрешность
обработки и регистрации измерительного канала датчика температуры.
25
7. Предел относительной систематической погрешности приведённого расхода
|
|
(m |
) |
|
|
(m) |
2 |
|
1 |
|
|
( p) |
2 |
|
|
|
( p |
) |
2 |
|
|
(Т |
|
) |
2 |
|
, % |
||||||
|
o |
пр. |
|
|
|
о |
|
|
|
4 |
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
вх |
|
|
о |
|
вх |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
k p |
|
2 |
|
|
p |
|
|
k |
бар |
100 2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бар.к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0 ( pвх) |
|
|
вх.max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 (линРвх ) пре |
||||||||||||
p |
|
p |
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
вх.изм |
|
вх.изм |
|
|
|
бар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
дел |
|
относительной |
|
|
систематической |
|
погрешности |
||||||||||||||||||||||||||
измерения |
|
давления |
|
перед |
форсункой, %; k 0,1 класс |
||||||||||||||||||||||||||||
точности прибора (погрешность прибора, отнесённая к верхнему пределу измерений), %;0 (линРвх) 0,1 % относительная погрешность обработки и
регистрации измерительного канала датчика давления;
p |
|
25 pбар |
МПа верхний предел измерения датчика |
|
|||
вх.max |
10,1972 |
|
|
|
|
||
давления; pвх.изм показание датчика в процессе измерения
давления, МПа; |
|
k p |
|
2 |
0 лин Р |
2 |
предел |
||||||
0 ( p) |
|
max |
|
||||||||||
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
относительной |
систематической |
|
погрешности |
измерения |
|||||||||
перепада |
давления на |
форсунке, |
%; |
p |
max |
1 |
кгс |
|
верхний |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см2 |
|
|
|
|
предел |
измерения |
датчика |
|
перепада |
|
|
давления; |
||||||
p 0,6 |
кгс показание датчика |
перепада |
давления в |
||||||||||
|
см2 |
|
|
|
|
0 (лин Р) относительная |
|||||||
процессе |
измерения |
давления; |
|
||||||||||
погрешность обработки и регистрации измерительного канала
датчика |
|
|
|
|
давления, |
%; |
|||
|
|
А 100 |
2 |
|
Алин.Твх 100 |
|
2 |
|
|
0 (Твх) |
|
|
|
|
предел |
относительной |
|||
Твх |
Твх |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
систематической погрешности измерения температуры перед форсункой, %; Tвх температура газа перед форсункой, К;
|
12 |
|
|
4 |
|
tвх абсолютная |
погрешность |
прибора |
||
А |
RT |
|
|
|
|
|
||||
1000 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
измерения температуры, 0С; |
tвх температура |
газа перед |
|||
форсункой в |
0С; |
R 52,92 Ом сопротивление датчика |
|||
|
|
T |
|
|
|
температуры; |
А |
|
0,30 |
абсолютная |
погрешность |
|
лин.Твх |
|
|
|
|
обработки и регистрации измерительного канала датчика температуры.
8. Предел суммарной относительной погрешности измерения расхода
(m ) o (mпр. ) 2 c (m) 2 , %
где o (mпр. ) предел относительной систематической погрешности приведенного расхода (см.п.7); С (т) предел
относительной случайной погрешности измерения расхода
(см. п.5).
9. Абсолютная суммарная погрешность измерения расхода
(тпр ) 0, 01 mnр.ср (т ) , г/с
где mnр.ср (см.п.4); (m ) (см.п.8)
10. Доверительный интервал расхода, в пределах которого функционирование стенда можно считать приемлемым
mnр.ср (тпр ), |
г/с. |
27
Протоколы испытания турбины. Расчетные данные
28