汽輪機鍋爐試驗指導(dǎo)書

本文格式為Word版，下載可任意編輯——汽輪機鍋爐試驗指導(dǎo)書試驗12空氣在噴管中滾動特性的測定

一、試驗?zāi)康?/p>

1、驗證并進一步加深對噴管中氣流基本規(guī)律的理解，穩(wěn)固樹立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴

管臨界參數(shù)的概念；2、比較熟練地把握用常規(guī)、計算機數(shù)據(jù)采集儀表測量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量的方法。3、重要概念1的理解：應(yīng)明確在漸縮噴管中，其出口處的壓力不可能低于臨界壓力，流速不可能高

于音速，流量不可能大于最大流量。4、重要概念2的理解：應(yīng)明確在縮放噴管中，其出口處的壓力可以低于臨界壓力，流速可高于音速，

而流量不可能大于最大流量。5、應(yīng)對噴管中氣流的實際繁雜過程有所了解，能定性解釋激波產(chǎn)生的原因

二、試驗原理

1、噴管中氣流的基本規(guī)律

（1）截面積不變，改變進出口的壓差——力學(xué)條件

dcfdp???Ma2pcf可見，當(dāng)氣體流經(jīng)噴管速度增加時，壓力必然下降；如壓力升高，則流速必降低。

（2）固定壓差，改變進出口截面面積——幾何條件

cfdcfdAMa??(Ma2?1)cAcf當(dāng)Ma?1（亞聲速滾動）時，要想增加流速，噴管應(yīng)為漸縮型(dA?0)；當(dāng)Ma?1（超聲速滾動）時，要想增加流速，噴管應(yīng)為漸擴型(dA?0)；對于氣流有亞聲速連續(xù)增加至超聲速時，噴管要做成漸縮漸擴型（縮放噴管）2、氣體滾動的臨界概念

噴管氣流的特征是dp?0，dcf?0，d??0，三者之間相互制約。當(dāng)某一截面的流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲ㄒ喾Q臨界速度）時，該截面上的壓力稱為臨界壓力（pcr）。臨界壓力與噴管初壓（p0）之比稱為臨界壓力比，有：

?cr?pcrp0kk?1經(jīng)推導(dǎo)可得：?cr??對于空氣，?cr?0.528

?2???k?1?(3)

1

當(dāng)漸縮噴管出口處氣流速度達(dá)到音速，或縮放噴管喉部氣流速度達(dá)到音速時，通過噴管的氣體流量便達(dá)到了最大值（qm,max），或稱為臨界流量?？捎上率酱_定：

2k?1qm,max?Amin2k?2???k?1?k?1?p0?0(4)

式中：Amin—最小截面積（對于漸縮噴管即為出口處的流道截面積；對于縮放噴管即為喉部處的流道截面積）。

3、氣體在噴管中的滾動（1）漸縮噴管

漸縮噴管因受幾何條件(dA?0)的限制，由式（2）可知：氣體流速只能等于或低于音速；出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力（p2?pcr）；通過噴管的流量只能等于或小于最大流量（qm,max）。根據(jù)不同的背壓（pb），漸縮噴管可分為三種工況：A—亞臨界工況（pb?pcr），此時q?qm,max，p2?pb?pcrB—臨界工況（pb?pcr），此時q?qm,max，p2?pb?pcrC—超臨界工況（pb?pcr），此時q?qm,max，p2?pcr?pb

?1??A2p2kkk流量：qm?2p0v0?1?()?v2k?1p0??（2）縮放噴管

縮放管的喉部dA?0，因此氣流可以達(dá)到音速；漸擴段（dA?0），出口截面的流速可超音速,但因喉部幾何尺寸的限制，其流量的最大值仍為最大流量qm,max。

縮放噴管隨工作背壓不同，亦可分為三種狀況：

A—背壓等于原出口截面設(shè)計壓力（pb?p2）時，稱為設(shè)計工況。此時氣流在噴管中能完全膨脹，出口截面的壓力與背壓相等（p2?pb），在噴管喉部，壓力達(dá)到臨界壓力，速度達(dá)到音速。在擴大段轉(zhuǎn)入超音速滾動，流量達(dá)到最大流量。

B—背壓低于原出口截面設(shè)計壓力（pb?p2）時，氣流在噴管內(nèi)仍膨脹到設(shè)計壓力。當(dāng)氣流一離開出口截面便與周邊介質(zhì)會集，其壓力馬上降至實際背壓值，流量仍為最大流量。

C—背壓高于原出口截面設(shè)計壓力（pb?p2）時，氣流在噴管內(nèi)膨脹過渡，其壓力低于背壓，以至于氣流在未達(dá)到出口截面處便被壓縮，導(dǎo)致壓力突然升躍（即產(chǎn)生激波），在出口截面處，其壓力達(dá)到背壓。激波產(chǎn)生的位置隨著背壓的升高而向噴管入口方向移動，激波在未達(dá)到喉部之前，其喉部的

2

壓力仍保持臨界壓力，流量仍為最大流量。當(dāng)背壓升高到某一值時，將脫離臨界狀態(tài)，其流量低于最大流量。

圖1噴管試驗臺

1.進氣管2.空氣吸氣口3.孔板流量計4.U形管壓差計5.噴管6.三輪支架7.測壓探壓針8.可移動真空表9.手輪螺桿機構(gòu)10.背壓真空表11.背壓用調(diào)理閥12.真空罐13.軟管接頭

三、試驗裝置

整個試驗裝置包括試驗臺、真空泵。試驗臺由進氣管、孔板流量計、噴管、測壓探針真空表及其移動機構(gòu)、調(diào)理閥、真空罐等幾部分組成，見圖1。

進氣管（1）為ф57×3.5無縫鋼管，內(nèi)徑ф50。.空氣吸氣口（2）進入進氣管，流過孔板流量計（3）。孔板孔徑ф7，采用角接環(huán)室取壓。流量的大小可從U形管壓差計（4）讀出。噴管（5）用有機玻璃制成。配給漸縮噴管和縮放噴管各一只，見圖2、3。根據(jù)試驗的要求，可松開夾持法蘭上的固緊螺絲，向左推開進氣管的三輪支架（6），更換所需的噴管。噴管各截面上的壓力是由插入噴管內(nèi)的測壓探壓針（7）（外徑ф1.2）連至“可移動真空表〞（8）測得，它們的移動通過手輪～螺桿機構(gòu)（9）實現(xiàn)。由于噴管是透明的，測壓探針上的測壓孔（ф0.5）在噴管內(nèi)的位置可從噴管外部看出，也可從裝在“可移動真空表〞下方的針在“噴管軸向坐標(biāo)板〞（在圖中未畫出）上所指的位置來確定。噴管的排氣管上還裝有“背壓真空表〞背壓用調(diào)理閥（11）調(diào)理。真空罐（12）直徑ф400，起穩(wěn)定壓的作用。罐的底部有排污口，供必要時排除積水和污物之用。為減小震動，真空罐與真空泵之間用軟管（13）連接。

在試驗中必需測量四個變量，即測壓孔在噴管內(nèi)的不同截面位置x、氣流在該截面上的壓力p、背壓pb、流量m，這些量可分別用位移指針的位置、可移動真空表、背壓真空表以及U形管壓差計的讀數(shù)來顯示。

本試驗臺配套的儀器設(shè)備選型如下：真空泵：1401型排氣量3200升/分

四、試驗方法及步驟

3

1.裝好噴管。

2.對真空泵作開車前檢查（檢查傳動系統(tǒng)、油路、水路）。檢查無問題后開啟背壓調(diào)理閥，用手轉(zhuǎn)動真空泵飛輪一周，去掉氣缸中過量的油，開啟電動機，當(dāng)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后可開始試驗。

3.將測壓探針上的測壓孔移至噴管出口之外一段距離之后保持不動，此時p2=pb，改變調(diào)理閥開度，調(diào)理背壓pb自p1開始逐漸降低，記錄在不同pb下的孔板壓差△p值，以備計算流量及繪制qm-pb曲線，試驗時注意記錄下來△p開始達(dá)到最大值的pb，以求得pcr及pf值。

4．調(diào)理不同的pb，搖動手輪，使X自噴管進口逐步移至出口外一段距離，記錄不同X值下的p值，以測定不同工況下的p-X曲線。

5．接通電測儀器，分別記錄qm-pb曲線和p-X曲線。6．停車。

五、試驗數(shù)據(jù)整理

1.數(shù)據(jù)記錄

（1）設(shè)備數(shù)據(jù)記錄：設(shè)備名稱、型號、規(guī)格等。

（2）常規(guī)數(shù)據(jù)記錄：當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Α⑹覝?、試驗環(huán)境狀況。（3）根據(jù)實測內(nèi)容自行設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格2.數(shù)據(jù)整理

(1)因進氣管中氣流速度很低，在最大流量時，其數(shù)量級是1m/s所以可以近似認(rèn)為初壓p0和初溫t0

即是氣流的總壓和總溫。初溫t0等于大氣溫度ta，初壓p0略低于大氣壓pa，可按下式計算p0?p?pa?0.97式中△p——U型壓差計讀數(shù)（mmH2O）

(2)本試驗裝置采用的是負(fù)壓系統(tǒng)，表上讀數(shù)均為真空，需要換算成絕對壓力值：

p?pa?p?

(3)噴管實際流量測定六、試驗報告要求

1.簡述試驗原理與過程。2.各種數(shù)據(jù)的原理記錄。

3.試驗結(jié)果整理后的數(shù)據(jù)，包括最大流量qm,max、臨界壓力pcr，以及qm-pb曲線、p-X曲線，分析試驗值與計算值，分析測定曲線與函數(shù)記錄儀繪制曲線異同點及其產(chǎn)生原因。

注：表1、2中的曲線用方格紙繪制，記錄儀繪制曲線另附頁。

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試驗13飽和蒸汽P-T關(guān)系測定

一、試驗?zāi)康?/p>

1、通過觀測飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系，加深對飽和狀態(tài)的理解，從而樹立液體溫度達(dá)到對應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時，沸騰便會發(fā)生的基本概念。

2、通過對試驗數(shù)據(jù)的整理，把握飽和蒸汽P—T關(guān)系圖表的編制方法。3、繪制pt關(guān)系曲線。

4、整理經(jīng)驗公式t?cpn

二、試驗原理

蒸汽是一種實際氣體，處于離液體不遠(yuǎn)的狀態(tài)。在一定的空間內(nèi)，對應(yīng)于某一定的飽和溫度必有一定的飽和壓力，兩者互為依變數(shù)，即ps?f?ts?。兩者平衡時的蒸汽稱為飽和蒸汽，這時的液體稱為飽和液體。對于不同的工質(zhì)具有不同的ps?f?ts?關(guān)系，飽和蒸汽壓力和飽和溫度的關(guān)系可以通過試驗測定。本試驗根據(jù)這一原理來測定水蒸汽壓力和溫度的關(guān)系。

三、試驗裝置

1、壓力表（－0.1～0～1.5Ma）2、排氣閥3、緩沖器4、可視玻璃及蒸汽發(fā)生器5、電源開關(guān)6、電功率調(diào)理

7、溫度計（100～250℃）8、可控數(shù)顯溫度儀9、電流表

四、試驗方法及步驟

1、熟悉試驗裝置及使用儀表的工作原理和性能。2、將電功