Исследование термодинамических процессов в элементах энергетических установок

Приобретение навыков практических измерений термодинамических параметров состояния при исследовании различных процессов, является неотъемлемой частью формирования инженерных знаний у студентов. Выполнение лабораторных работ, связанных с исследованием различных термодинамических процессов, с учётом неопределённостей измеренных величин, способствует применению студентами знаний, полученных в процессе обучения.

1. Лабораторная работа №7

Исследование процесса адиабатного истечения водяного пара через суживающееся сопло

Цель работы:

Изучение и практическое усвоение раздела курса технической термодинамики, посвященного процессам истечения газов и паров.

Задание

1. Ознакомиться по учебнику и конспекту лекций с основными положениями раздела истечения газов и паров.

2. Исследовать зависимость расхода водяного пара, протекающего через суживающее сопло от давления за соплом.

3. Определить скоростной коэффициент φ и коэффициент расхода μ сопла.

Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема экспериментальной установки для исследования истечения водяного пара представлена на рис.1.

Установка работает на водяном паре, поступающем из парогенератора, при давлении 0,4-0,5 МПа. Перед поступление в установку пар нагревается до температуры 180 -250°С при помощи электрического пароперегревателя, установленного на трубе, подводящей пар к экспериментальной установке.

Вентиль, регулирующий давление в камере перед соплом Камера перед соплом Суживающееся сопло Камера за соплом Вентиль, регулирующий давление в камере за соплом Конденсатор пара Мерная камера конденсата Клапан, выпуска конденсата Пульт, управляющий измерением выпуска конденсата Вторичный прибор, показывающий температуру на входе в сопло Вторичный прибор, регистрирующий давление р1 Вторичный прибор, регистрирующий давление на срезе сопла Вторичный прибор, регистрирующий давление в камере за соплом Частотомер, измеряющий время наполнения мерной камеры конденсата

Рис. 6.1.1. Принципиальная схема установки

Основным элементом установки является рабочая ячейка, которая включает в себя входной вентиль 1, верхнюю измерительную камеру 2, суживающееся сопло 3, нижнюю измерительную камеру 4, выходной вентиль 5 и теплообменник 6.

Перегретый пар последовательно протекает через входной вентиль (1) в верхнюю измерительную камеру (2), где измеряются параметры пара на входе в сопло – давление и температура . Далее происходит процесс истечения водяного пара через суживающееся сопло (3), в выходном сечении которого сделан отбор для измерения давления в минимальном (выходном) сечении сопла – . В нижней измерительной камере (4), куда происходит истечение из сопла, измеряется давление – , которое регулируется выходным вентилем (5). Затем пар поступает в теплообменник (6), где он конденсируется с помощью охлаждающей воды. Образовавшийся конденсат поступает в предварительно тарированную по объему емкость – расходомер (7) с электромагнитным клапаном.

Для измерения давлений , и используются датчики-преобразователи ПД–100–ДИ,. В качестве вторичных приборов – индикаторов измеренного давления, а также температуры на входе в камеру перед соплом, измеренной хромель-алюмелевой термопарой, в схеме использованы измерители-регуляторы ОВЕН ТРМ–1.

Так как скорость прохождения пара через сопло очень велика, то процесс истечения весьма близок к адиабатному. Размеры сопла (диаметр минимального сечения )и масса конденсата в мерной камерепредставлены на стенде.