Файл: Бекнев В.С. Газовая динамика газотурбинных и комбинированных установок учеб. пособие.pdf

сильфон широко используется в манометрах ГРМ-2 (рис. 197). Давление передается в корпус 6 сильфона и сжимает сильфон /. Деформация сильфона через тягу 5 передается сектору 4 и трибке 2, на которой закреплена стрелка 3, указывающая значение измеряе­ мого давления. Манометр очень прост в обслуживании и малочув­ ствителен к тряске.

Групповой регистрирующий манометр ГРМ-2 позволяет одно­ временно регистрировать давление в двадцати точках. Допускае­

дится в равновесии, контакты разом­ кнуты. При уменьшении или увеличении измеряемого давления

рычаг отклоняется от равновесного состояния, замыкая одну или другую пару контактов, что приводит к включению одного из двух электромагнитов 34. Электромагнит притягивает пластинку 33, закрепленную на корпусе'оси ролика 35, который при этом вво­ дится во фрикционное сцепление с одним из непрерывно вращаю­ щихся дисков 38 группового вала 39. Направление вращения ро­ лика зависит от того, с каким диском он находится в сцеплении, что, в свою очередь, зависит от включения одного из двух электро­ магнитов. Групповой вал приводится во вращения двигателем 37 через червячную передачу 36.

Ролик 35 через червячную передачу 24 вращает валик визуаль­ ного винта 31 и винт 18. При вращении винта 18 гайка 17 переме­ щается по винту, изменяя натяжение измерительной пружины 16 до тех пор, пока рычаг 5 не придет в состояние равновесия, а кон­ такты 11 и 12 не разомкнутся и электромагнит 34 выключится.

363

Чем больше перепад давлений в сильфонах, тем больше должна быть уравновешивающая сила и тем больше оборотов сделает винт до тех пор, пока уравновесится рычаг. Частота вращения винта пропорциональна перепаду давлений в сильфонах и служит мерой этого перепада давлений. Таким образом, при работе прибора рычаг 5 все время поддерживается в состоянии равновесия. Для увеличения чувствительности прибора рычаг 5 снабжен компенса­ тором жесткости, который состоит из рычага 7, тяги 9 с упругими шарнирами и пружины 8, натяжение которой регулируется. Сила пружины 8 передается измерительному рычагу через тягу и упру­ гие шарниры.

При равновесном положении рычага эта сила направлена через точку качания и поэтому она не нарушает равновесия. При откло­ нении рычага 5 положение тяги 9 изменяется, вследствие чего на­ правление силы не совпадает с осью качания. Возникающий момент приложен к рычагу 5 и действует в сторону его отклонения. Вели­ чина момента пропорциональна углу отклонения рычага. Силу натяжения пружины 8 устанавливают так, чтобы момент от ком­ пенсатора жесткости, возникающий при отклонении рычага, урав­ новешивал суммарный момент всех упругих связей.

Наличие компенсатора жесткости повышает чувствительность прибора, так как для перемещения рычага из положения равнове­ сия до замыкания контактов необходима очень малая сила.

Кроме измерительной пружины, к рычагу 5 прикреплена пру­ жина 6, при помощи которой создается предварительная нагрузка на рычаг, необходимая в случае работы прибора в качестве мановакуумметра, и регулируется нулевое показание прибора.

Показания прибора в нужные моменты времени регистрируются печатанием участков шкал и указателей на бумажных лентах.

Передача показаний на шкалы регистрации идет от винта 18. На валике винта свободно сидят указатель 21 и типовые колеса 20 и 22 с рельефными шкалами. Колесо 20, имеющее пятьдесят деле­ ний, удерживается пружиной 19 на упоре винта 18 и поэтому вра­ щается вместе с ним. Типовое колесо 23, имеющее двадцать деле­ ний, связано с винтом 22 через редуктор. При каждом обороте винта колесо поворачивается на одно деление. Когда типовое колесо 20 сделает полный оборот, колесо 23 повернется на одно деление. Таким образом, колесо 20 является как бы нониу­ сом колеса 23. Указатель 21 при вращении винта остается непо­ движным.

Кроме шкал на типовых колесах, прибор имеет визуальные шкалы 30 с указателями 32 для непрерывного наблюдения за изме­ ряемыми давлениями.

Одновременно с измеряемыми величинами на бумажной ленте печатается номер прибора, а также номера замера и режима, время замера или какой-либо другой фактор. Для этого в приборе имеются два механизма регистрации номеров с визуальными шка­ лами 29. Механизм перестановки условных номеров включается

365

в работу электрической кнопкой 10, замыкающей цепь электро­ магнитов 28.

Показания регистрируются специальным механизмом, который приводится в движение электродвигателем 14 и включается кноп­ кой 13. Электродвигатель приводит в движение через редуктор кривошипы 27, связанные с кареткой 26. За полный оборот криво­ шипов каретка подходит к типовым колесам, прижимает к ним красящую ленту 25 и бумагу 15, а затем прокатывает ее по колесам; после чего каретка отходит и возвращается в исходное положение. В результате на бумаге остается отпечаток шкал и указателя.

Измерение температуры

Измерить статическую температуру потока довольно трудно, что связано с образованием на приемнике пограничного слоя, в ко­ тором температура потока близка к температуре торможения. Зна­ чительно проще измерить температуру торможения Г*, а по изме­ ренным статическому р и полному р* давлению с помощью газо­ динамических функций найти статическую температуру потока.

Зная я (к, k) = —г, из таблиц находят т (к, k), а затем Т =

= Т*т (к, k).

Температуру торможения можно измерять жидкостными термо­ метрами, термометрами электросопротивления и термопарами.

Жидкостные термометры. Работа жидкостных термометров основана на изменении объема жидкости при изменении темпера­ туры. Они могут работать в широком диапазоне температур 100— 1500 К. В качестве рабочей жидкости применяются: метиловый и этиловый спирты, пентан, толуол, ртуть и др. Если для заполнения термометра используется ртуть (измерение температур до 1000 К), то пространство капилляра над ртутью в этом случае заполняют азотом или другим инертным газом с давлением около 70 бар. Несмотря на высокую точность жидкостных термометров (цена деления лабораторных термометров 0,5 К и менее, технических 1,0 К и более) они обладают значительной инерционностью, хрупки, не допускают дистанционных измерений, не дают возмож­ ности измерить температуру в точке потока, поверхности или объема.

Термометры сопротивления. В электродистанционных термо­ метрах сопротивления используется свойство материалов изменять сопротивление при изменении температуры. Изменение электро­ сопротивления фиксируется приборами (лагометрами, потенцио­ метрами, мостами), шкала которых градуируется непосредственно в °С. Диапазон измеряемых температур такими термометрами от —200 до 500° С.

Конструктивно датчик термометра сопротивления оформляется в виде стержня небольшого диаметра. Проволоку диаметром 0,05— 0,1 мм с общим сопротивлением 45—100 Ом наматывают на жесткий электроизолирующий каркас, изготовленный из пластмассы, слюды

3 66

кварца, фарфора или стекла. Материал каркаса должен быть доста­ точно жаропрочным и не оказывать химического влияния на про­ волоку. Пластмассы применяют для низкотемпературных термоме­ тров, слюду — для умеренных температур, кварц — для высоких температур. Для обмотки применяют медь (для температуры 220— 420 К), никель (220—470 К), платину (90—900 К). Обмотку с кар­ касом помещают в цилиндрический футляр, защищающий их от химического воздействия и давления внешней среды. Недостат­ ками термометров сопротивления являются их значительная инер­

ционность, необходимость иметь источник питания и самое главное — невозможность измерения температуры в точке потока.

Термопары. Принцип измерения температур термопарами осно­ ван на том, что в цепи, составленной из двух разнородных провод­

то в цепи возникнет электрический ток, который можно обнаружить электрическим прибором, включаемым в цепь. При работе с термо­ парами рабочий конец термопары вводится в среду, в которой

включать в цепь термопары по двум схемам: на рис. 200, а гальва­ нометр включен между холодными спаями 2 и 3 (спай 1 при этом горячий), а на рис. 200, б включен в разрыв одного из электродов, при этом спай 1 горячий, спай 2 — холодный, а спаи 3 и 4 ней­ тральные. Материалы термопары могут быть различными.

При выборе материалов необходимо лишь придерживаться сле­ дующих требований:

1) выбранная пара должна развивать максимально возмож­ ную э. д. с. в измеряемом интервале температур;

2)температура плавления и изменения физических свойств материалов должны быть выше максимальной температуры изме­ рения;

3)выбранные материалы должны быть стойки к среде, в кото­ рой производятся измерения.

367

Ниже даны наиболее часто применяемые термопары и области их использования.

Для получения повышенной точности измерений термопары помещают в специальные термонасадки (рас. 201), которые обеспе­ чивают проток рабочего тела с малой скоростью вокруг спая. Этот проток

Рис. 201. Термопары в насадке с протоком

можности малых размеров, а термопару нужно изолировать от материала термонасадка. Температуру поверхности обте­ каемого тела измеряют термопарами, заделанными в поверх­ ность тела таким образом, чтобы спай и провода термопары были изолированы от материала обтекаемого тела. В качестве электро-

Рис. 202. Схема потенциометра ПП-1:

1—3 — точки з а м е р а параметров р а б о ч е г о тела

368

изоляции применяют стеклянные и фарфоровые бусы, асбест, кварцевые и фарфоровые трубки и т. п. (в зависимости от вели­ чины измеряемой температуры). Для регистрирования термо- э. д. с. применяют милливольтметры и потенциометры.

На рис. 202 приведена принципиальная схема потенциометра ПП-1 с постоянной силой рабочего тока. В начале процесса изме­

равнялось термо-э. д. с. термопары 5. Измеряемая э. д. с. пропор­ циональна сумме сопротивлений Rab -\- Rcd, поэтому последние градуируются непосредственно в единицах напряжения. Замерив э. д. с. по тарировочному графику, определяют температуру в месте замера. На рис. 203 приведен тарировочный график термо­

§ 44. ОСРЕДНЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНЫХ ПОТОКОВ

Измерение скоростей, давлений, температур и других пара­ метров рабочего тела в компрессорах, газовых турбинах, диффузо­ рах, камерах сгорания и т. п. позволяет выяснить структуру по­ тока в мерных сечениях. В местах установки соответствующих датчиков (насадков полного и статического давления, термопар и т. д.), как правило, поток по радиусам и по окружности каналов неравномерен. Поэтому для получения суммарных характеристик потока измерять необходимые величины приходится по нескольким радиусам мерного сечения, а затем эти данные осреднять, т. е. неравномерный поток в данном мерном сечении заменяют равно­ мерным.

Осреднение должно быть проведено таким образом, чтобы сум­ марные характеристики потоков (осредненного и действитель­ ного) были одинаковы. В практике применяют различные методы осреднения неравномерных потоков. Тот или иной метод осредне-