АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА  ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС  ИНСТИТУТЫ

 

Жылу энергетика қондырғылары кафедрасы

 

 

 

 

СЫҒЫМДАҒЫШТАР  ЖӘНЕ ЖЫЛУ  ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР

 

 

 

Турбомашиналардың теориясы мен құрылысы

1 б. Жылу бөлімі

 

        Зертханалық жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

(050717-Жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін)

                                                                                                         

 

 

АЛМАТЫ 2006

 

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Умирзаков Р.А.   Сығымдағыштар және жылу қозғалтқыштар. Турбомашиналардың    теориясы мен құрылысы. 1 б. Жылу бөлімі. Зертханалық жұмысты орындауға әдістемелік      нұсқаулар (050717-Жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін)  – Алматы: АЭжБИ, 2005. –30  б.

 

 

 

          Әдістемелік нұсқаулар жұмысты қауіпсіз жүргізу ережесінен, безендіру және есеп беруді қорғау бойынша міндеттерден, 8 сағаттық аудиториялық сабаққа есептелген, эксперименталды қондырғыда қарастырылған,  4 зертханалық жұмысты баяндау келтірілген, жүргізу әдістемесінен және тәжірибелік мәліметтерді өңдеуден, ұсынылатын әдебиетттер тізімі және бақылау сұрақтарынан тұрады.

          Барлық зертханалық жұмыстар  НИРС элементтерін қолданудан құралған.

          Без.10, кесте.  6, библиогр. -12 атау.

 

 

 

 

 

          Пікірші: техн.ғыл.канд., доц. Р.А.Мусабеков.

 

 

         

 

 

 

          Алматы энергетика және байланыс институтының 2006 жылғы жоспары басылады.

 

 

                  

 

          ©  Алматы энергетика және байланыс институты, 2006 ж.

 

         

Кіріспе

 

          Зертханалық сабақты ұйымдастырудың негізгі кезеңдері:

          - сабаққа студенттерді алдын- ала өзіндік теориялық дайындау ;

     -  білімдерін тексеру және зертханалық сабаққа кіруге рұқсаттама алу;

     - зерттеулер нәтижесін өңдеу және есеп беруді  дайындау;

     - зертханалық жұмысты қорғау болып табылады.

    

     Дайындау кезеңінде студент міндетті:

-  зертханалық жұмыстың әдістемелік нұсқаулары мен түсіндірлерімен танысу;

-  міндеттерді жалпы  жолға қоюды және зертханалық сұлбаларды құруды үйрену;

-  жұмысты жүргізу әдістемесі мен тәртібін меңгеру;

-  эксперименталды мәліметтерді өңдеу әдістемесін мұқият үйрену; формулада ауыстырылып қойылған шама өлшеміне ерекше назар аудару қажет;

-  дәрістер және ұсынылатын әдебиеттер бойынша сәйкес теория тарауын анықтау;

-  жұмыс бойынша түсіндіру соңында келтірілген бақылау сұрақтарымен танысу және оған жауап беру;

-  студент сабақта болуға міндетті, эксперименталді мәліметтерді өңдеу үшін бақылау сұлбасы  және есептеу формулалары, миллиметровка, сызба жабдықтары, есептегіш техника жұмыстары бойынша қысқаша конспект дайындау.

Студент жұмысты жүргізуге осы зертханалық жұмыстың теориясы мен  әдістемесі бойынша коллоквиум тапсырғаннан кейін кіріседі. Бақылау хаттамасы, есептеу нәтижелері және оларды тәжірибелік мәліметтермен салыстыру шимай жазбада орындалады және оны қол қоятын оқытушыға көрсетіледі.

          Зертханалық жұмыс бойынша есеп технологиялық құжаттаманың бір формасы болып саналады, сондықтан ГОСТ 2.105-79 талаптарына сәйкес дайындалуы  қажет.

          Есеп беруді  әр студент жеке құрастырады және ол мынандай тараулардан тұрады:

-  жұмыстың  мақсаты;

-  эксперименталдық құрылғыны баяндау және өлшеуіш аспаптарды қосу сұлбасы;

-  жұмыстың мазмұны және тәжірибелік  мәліметтерді өңдеу әдістемесі;

-  өлшеу және есептеу нәтижелері;

-  қорытындылар.

   Есеп беру  паста немесе қара, көк сиямен парақтың бір жағына жазылады.          ГОСТ 2.105-79  бойынша негізгі жазумен А 4 формат парағындағы бланкіде есеп дайындалады. Бірінші парақ үшін негізгі жазуды бірінші парақта, қалғандарын – келесі парақтарда жасайды. Қажетті сұлбалар, суреттер және кестелер қарындашпен сызылады. Графиктер сәйкесті бірлік өлшеудің барлық шамалары осьтеріндегі анық көрсетулермен  миллиметрлік қағазда орындалады. Графикке  барлық қалған нүктелер түсірілуі керек және нүкте ретінде белгілеу, сондай-ақ   әр түрлі қисықтар түсіндіріледі. Қисық  жатықтың жүргізілуі  және нүктелерден көп саны арқылы өту   қажет.

          Зертханалық жұмыстар бойынша барлық орындалған және жетекшілердің қолдары қойылған есеп берулер,  реті бойынша қойылады және түптеледі. 10-нан  астам парақтар саны есеп беру  мазмұнын құрайды. Мазмұнын нөмірлейді және титул беттен кейін түптелген  альбомға орналастырады.

          Зерханалық жұмысты орындау алдында студент зертханада әрекет ететін  техника қауіпсіздігі  мен  өрт қауіпсіздігі  ережесін оқып, жұмыс орнындағы кіріспеден және алғашқы нұсқамадан өткені  туралы қол қоюы қажет.

          Жетекшінің рұқсатынсыз рубильник, аспап, желдеткішті қосу және ажыратуға болмайды.

 

         

          №1 зертханалық жұмыс. Турбина  қалақшасының торкөз ағынындағы кескіндік  энергия шығындарын анықтау

 

1.1 Жұмыс мақсаты

Тағайындалған шабуыл бұрышында және нақты және жуық формула бойынша кескін қадамында турбиналық  жазық торкөздегі газ ағынындағы энергияның кескіндік шығынын бағалау.

 

1.2 Жалпы ережелер

Турбо машина торкөзі арқылы газ ағынының қозғалысында энергия шығыны туындайды: ағынның кинетикалық энергия бөлігінен кері айналмай жылулық түрленеді. Кескіндік  шығындар үйкеліс және қысым кедергісі әсер етуінен пайда болады. Аз иілген жұқа кескін торкөзі үйкеліс кедергісінен басым. Қалың, сондай-ақ қатты иілген торкөздерде қысым кедергісі басты рөл ойнайды.  Кескіннің  нашар айнала ағуында, ағында қосымша кедергілерді шақыратын, құйын туындайды.  Сол себептен қатты иілген қалың кескіндер, сондай-ақ маңызды шабуыл бұрышында жұмыс істейтін кескіндер үлкен кедергі жасайды. Жақсы айналып ағатын қалыптағы  кескін  жағдайындағы қысым кедергісі, қысымның оң градиенті салдарынан  шектік қабаттағы ток құбырын кеңейту және оларды кескін бетінен жоюмен түсіндіріледі. Бұл потенциалды айналып өтумен салыстыру бойынша кескінде қысым таратуларының  бұзылуын шақырады және кескіннің  көтерме күшін азайтады. Кескінді шығындар газ ағынындағы кескін айнала ағуы сипатында анықталады және қалақшаның шексіз биіктігіндегі торкөзде орын алатын,  бұл шығындар немесе қалақша биіктігіне тәуелді емес.

          Жазық турбиналық торкөздегі кескіндік  шығындарға жататындар :

          - шекаралық қабаттағы үйкеліс шығындар;

          - кескіннен  шекаралық қабаттың үзілу жағдайындағы шығындар;

          - жиек кескіні  үшін құйын жолындағы шығындар;

          - толқындық шығындар.

     Ағынмен құлақшаның айнала ағуында, оның қабырғасында шекаралық қабат пайда болады,  беттегі бұдырлықтар, төбелі ұсақ құйындар және қабаттар арасында үйкелістердің жабысқақ күштері  салдарынан газ жылдамдығы максималды мәнге дейін, ағын ядросындағы жылдамдықтың тең мәнінен және сәйкесті шығынсыз ағуға, қабырғаға тікелей нөлге дейін азаяды. Шекаралық қабаттағы ағынның тежелуі қабаттар асты арасындағы негізінен қатысты күштердің бар болуынан туындайды және газдың ағу түріне тәуелді. Ламинарлық ағу турбуленттілікке қарағанда, үйкелістің аз шығындарымен қоса беріледі. Дегенмен ток құбырларының диаметрлерінің үлкеюіне және арнаның өту қимасының тарылуына әкеледі. Соңғысы кескін торкөзіндегі қысым кедергісін бірден үлкеюін пайда болдырады және шекаралық қабаттағы газдың турбулентті құрылымдық ағуымен салыстырғанда  кескіндік шығындардың сомалық шамасының өсуіне әкеледі.

Қолайсыз жағдайларда кескіннің айнала ағуында (ағынның үлкен жылдамдығы, оптималды емес шабуыл бұрышы) шекаралық қабаттың дамуы, құйын түзілуімен және   қысым кедергісінің өсуінен қосымша энергия шығындарымен қабаттаса жүретін, кескіннен  ағынның  (1б-сурет) ажырауына әкеледі. Едәуір шамада құйын түзілу мүмкіндігі қалақша торкөзінің аэродинамикалық кемелденуін анықтайды. Шекаралық қабаттың ажырауы бетінің қисығы максималды кескіннің дөңес бөлігіне жақын болуы мүмкін. Құбырдың айнымалы жұмыс режімінде торкөзге кіру бұрышын есептеуден (оптималды) қатты ерекшеленуі мүмкін. Маңызды оң шабуыл бұрышында кескіннің  дөңес бөлігінен ағынның, ал үлкен теріс шабуыл бұрышында – майыстырылуға дейін үзілу мүмкіндігі үлкееді. Кескін торкөзіндегі қысым кедергісінің үлкеюінен қосымша шығындар көздері туындайды.

а) шекаралық қабат; б) шекаралық қабаттың ажырауы; в) жиектік із; г) арнадағы тығыздалу секірмесінің алғышебі

1-сурет. Кескінді ағыстаудағы ағын құрылымы

 

          Құлақшаның шығыс жиегіне шекаралық қабаттардың құйылуында құйын жолы түзіледі (1в- сурет). Құйын жолы мен ядро ағыны арасындағы өзара әрекет, ағын өрісін торкөзбен теңестіруге әкеледі. Ағынның статикалық қысымы көбееді, ал орташа жылдамдығы азаюды, нәтижесінде кездейсоқ кеңеюдегі ұқсас шығындар, кинетикалық шығындар туындайды. Қарапайым тең жағдайларда бұл шығындар шығыс жиегіндегі қалыңдыққа тура пропорционал болады. Жиекті шығынды азайту үшін шамаға дейінгі шығыс жиегі қабатын,  минималды жіберілетін тығыздық  шарты және дайындау технологиясы  бойынша  нақтылау керек (Dmin»0,5^.10^-3м).

          Құлақша арнаның көлденең қимасының әр нүктесінде ағын жылдамдығы бірдей емес. Құлақшаның дөңес бөлігінің максималды қисық аумағында қысым минималды мәнге жетеді, ал жылдамдық максималды болады. Сондықтан, кескіннің  дөңес бөлігінің жылдамдығы торкөзден шығуда сындық  жалдамдығына дейін сындық болып өтеді. Жергілікті асқын сындық шамадан сындық мәнге дейін ағын жылдамдығының азаюы кескіннің  дөңес бөлігінің диффузиялық теліміндегі тығыздықтың секірмесіне әкеледі (1г-сурет). Тығыздау секірмесінде бірден мезеттік ағын жылдамдығының үлкеюі туындайды. Сондай-ақ ағынның айналуы жүреді. Тығыздау секірмесіндегі қысымның   мезеттік өсу үрдісі газ энтропиясының өсуіне әкеледі, немесе шашыраңқы энергия үрдісі дыбыстық толқынмен бірге жүргендіктен толқындық деп аталатын энергия шығыны пайда болады.

          Сондықтан, кескіндік шығындар, жазық ағын кескіндерін айнала ағуда пайда болатын барлық энергия шығындарын қосып алады. Олар теориялық қабат теориясымен үйлестіруде, ол  торкөздің потенциалды айнала ағу теориясы базасында оқылады. Теорияның қазіргі жағдайы тек қана  ажырамай ағу жағдайларындағы кескіндік шығындарды жуық бағалайды. Жалпы жағдайда кескін торкөздерін айнала ағуы, ағынның жергілікті ажырау құбылысынан туындайды, осыдан барып тәжірибелер нәтижелері сенімді болады.

          Жазық ағынында кескіннің айнала ағуын зерттеу, ағынның кеңістік сипаттамасы бар, қалақша  ұшындағы энергия шығын балансынан  шығарып тастау үшін, қалақшаның орта телімін бөлу қажет. Зерттеудің бұл мақсатында хорда ұзындығы 2 кем емес қатысты жеткілікті ұзын қалақша қарауынан  өтеді.

          Турбиналық қалақша торкөзін зерттеуде салыстырмалы аздаған ауа жылдамдығында жүргізу қажет (0,3 кем емес Маха санында), тәжірибелі мәліметтерді өңдеуде газ сығымдалуын есептемеуге рұқсат етеді (r_t =Const) және сығылмайтын сұйықтықтың біртекті ағыны үшін тура, қарапайым есептік теңдеуді қолдану.

          Турбиналық торкөз кпд деп – кинетикалық энергияға Е₀ торкөздегі бақылау қимасындағы Е әрекетті ағын кинетикалық энергияға қатысы түсіндіріледі, идеалды жағдайда осы қиылысуда реалды ағыны болады немесе кескіннің осы төркөзінен айнала ағуда шығынның болмауы. Осы түсіндіруде кпд идеалды, реалды жағдайлар үрдісінде бастапқы параметр және қоршаған ортамен жылу алмасудың бірдей жағдайларында, қысым айырымының  бір және басқа мәндерінде жүзеге асады  демек

 

                                              (1.1)

 

             Ағынның кинетикалық энергиясын анықтаудың екі әдісі мәлім – дәл  және жуық. Дәл әдіс ағатын сұйықтық массасы, жылдамдық өрісі бақылау қимасының жиегін бірқалыпты емес таратуды ескереді. Жуық әдіс тек екінші факторды ескереді. Ол үшін есептік формуланы аламыз.

          Егер ағынға перпендикуляр орналасқан, кірістен шартты қолданылатын бақылау қимасының қандайда бір нүктесінде  жылдамдықты С₂ арқылы,  арқылы тығыздықты белгілесек, онда сұйықтықтың қаралатын қимадан өтетін массасына  тең болады (жазық торкөз үшін)

                                                                                          (1.2)

          бұл жерде t-қалақша қадамы.

          Бақылау қимасындағы реалды ағынның кинетикалық энергиясы

                                                            (1.3)

          Идеалды жағдайдағы кинетикалық энергия

                                                            (1.4)

          бұл жерде С₀ арнадағы  жылдамдық өрісіне тең болғанда, идеалды жағдайдағы бақылау қимасының жылдамдығы.

          (1.3) және (1.4), (1.1) қоямыз,

                                                                                 (1.5)

          Салыстырмалы аздаған жылдамдықты торкөзді газ ағынымен үрлегенде, Маха М<0.3 саны, газ сығылғанын сақтауға болады, r=const аламыз. С³₀ –ге өрнектің алымы мен салымын бөліп (1.5) және j арқылы қатынасты белгілейміз

                             .                                                        (1.6)

Біржолата аламыз:

                                                                              (1.7)

          (1.7) өрнегі дәл есептеледі.

          Жуық әдіспен келісіп

                                                                                 (1.8)

          Онда                                                                                        (1.9)

          (1.9) есепке ала отырып, реалды токтың кинетикалық энергиясы

                                                 (1.10)

          Идеалды жағдайдағы кинетикалық энергия

                                 (1.11)

Торкөз ПӘК

                                     (1.12)

          (1.6) қатысын есепке ала отырып, алатынымыз

                                                                (1.13)

Формула (1.13) жуық деп есептеледі.

(1.3) формуласын салыстырмалы аздаған энергия шығынды турбиналық торкөздегі кескіндік шығынды бағалауда қолдануға ұсынылады. Формула (1.7) ағып өтетін массаларды бөлгенде қадамдары бойынша өте біркелкі емес болғанда, торкөздегі аяққы шығынды бағалауда қолдануға болады.

 

1.3  Қондырғыны баяндау және сұлбаларды өлшеу

Зертханалық қондырғы (2,3-суреттер) 1-желдеткіштен, 2-тұрақтандырушы қораптан, 3-турбиналық қалақша торкөзінен, 4-Пито түтік түріндегі зондынан,  5-үшарналы зондтан, 6-координатикке бекітілген, 7 мен 8 сәйкесті 4 және 5 зондтарына бекітілген, U-бейнелі сулық микроманометрлер. 4-зонд ауа қозғалысына қарсы С₁ағын жылдамдығының вектор бойына  бекітілген. 4-зондын тағайындау үшін бақылау қимасы,  В=38,5*10^-3м–ға тең, В -қалақшасындағы бір хорданың қашықтығындағы торкөздің кіріс жазықтығында орналасқан. 5-зондын тағайындау үшін бақылау қимасын                          L»0,4 В=15*10^-3м қашықтығына орналастыру қажет. Бұл жағдайда кескіндік шығын түріндегі торкөз кпд дұрыс анықтау үшін торкөзге дейін және одан кейінгі арынды өлшеудің дәлдігі жеткілікті болады.

 

1.4  Жұмысты жүргізу әдістемесі

Эспериментті жүргізер алдында қондырғыларды қарап және оның түзулігіне көз жеткізіп алу керек. 1-желдеткішті қосу және термометр көрсетуін бағдарға алу және 5 минут ішінде торкөзден айналып ағудағы ағынға жылу  мен гидравликалық режімді тағайындаймыз. 5-зондты  торкөздің орташа арнасының ортасына жақын орнатып, 7 мен 8 монометр көрсеткіштерінің тепе-теңдігін бағдарлай, оны ағын векторының бойына қою және 4 пен 5 және DН₁ және DН₂ зондтар көрсеткіштеріне сәйкес өлшеуді орындауға кірісу қажет. Толық арында  өлшеуді Dt=3*10^-3м аралықты t=3*10^-3м бір қадам шегіндегі торкөз осі бойыша  жүргізуге болады. Өлшеу нәтижелерін 1.1- кестесіне жазу қажет.

 

 

2-сурет.  Ағынның бақылау жазықтығының координаттары

 

3-сурет.  Турбинаның қалақша торкөзін үрлеу үшін қондырғы сұлбасы

1)     желдеткіш; 2) тұрақтандырушы қорап; 3) турбинаның қалақша торкөзі;  

 4) координатик;  5) Пито құбыры; 6) үш арналы зонд; 7,8) микромонометрлер

 

3.1 –кесте.  Эксперимент нәтижелері және оның өңдеулері

Dt-аралық,    10-3м	DН1 торкөзіне дейінгі толық арын, мм вод.ст.	DН2 торкөзінен кейінгі толық арын,мм вод.ст.
0
3
6
9
12
15
18

j=f(Dt); j²=f(Dt); j³=f(Dt) графиктерін құрамыз.

Осы қисықтармен шектелген аудандар, (1.7) және (1.13) формуласына кіретін интегралдар.

          (1.7) формуласындағы интегралдарды шешуді тікбұрыштар формуласы бойынша алым әдістерімен орындауға болады.

Онда                                                          

          бұл жерде m – торкөз қадамына бөлінетін, тең бөліктер саны. Бұл бөліктердің шекарасында газ ағыны параметрлерін өлшеу жүргізіледі.

                   .                                                    (1.14)

Ұқсас 

       .                                                             (1.15)

С₀ жылдамдығын торкөзі алдындағы ағынның кинетикалық энергиясын және онда жүретін статикалық қысым айырымын біле отырып, анықтауға болады

                                             (1.16)

          бұл жерде P_n1- толық арын, Па;

                  P _2ст=P_атм-атмосфералық қысымға тең, торкөздегі статикалық қысым, Па;

                 DН₁- торкөз алдында бекітілген, толық арынды зондқа жалғанған U-бейнелі монометр көрсетуі; Па.

Онда                                                                          (1.17)

Толық арынды зондпен өлшенген, торкөзден кейінгі кинетикалық энергияны біле отырып, C₁ жылдамдығын анықтауға болады

                                                (1.18)

Бұл жерде DН₂-бақылау қимасындағы торкөзде бекітілген, толық арынды зондтқа жалғанған U-бейнелі монометр көрсетуі.

Онда                                                                                 (1.19)

(1.17) және (1.19) есепке ала отырып

                                                    (1.20)

Салыстырмалы қателікті есептеп шығарып, екі әдіске салыстырмалы бағалауды орындаймыз.

                                      .

Алынған нәтижелерді талдау және қорытынды жасау.

 

Бақылау сұрақтары

1 Қандай кедергі түрі әсерінен кескіндік шығындар туындайды ?

2 Қандай жағдайда қысым кедергісі негізгі болып табылады?  

3 Кескіндік құрамына қандай шығындар кіреді ?   

4 Шекаралық қабаттағы үйкелістен шығындар табиғаты қандай болады ?

5 Кескіннен торкөз шығысына дейін шекаралық қабаттың ажырауы неліктен және қашан туындайды ?

6 Кескін жиегіндегі құйын жолындағы шығынның табиғатын түсіндіріңдер ?

7 Неліктен дыбыстыққа дейінгі торкөзде құйындық шығындар туындайды?

8 Неліктен торкөздің айнала ағуын жалпы жағдайда берілген шекаралық қабат теориясы бойынша кескіндік шығындарды есептеуге болмайды ?

9 Кескіндік шығынды зерттеу үшін қандай түсініктің біреуін торкөздің орташа телімі үшін таңдалады ?

10 Ауаның  жуық аздаған жылдамдығындағы зерттеу не үшін жүргізіледі ?

11 Турбиналық қалақшадағы кпд не түсіндіреді ?

12 Торкөз кпд-ғы дәл және жуық есептеу әдістемелеріндегі айырмашылықтар неден тұрады ?

13 Торкөздегі дәл кпд-ны есептеу үшін формуланы жүргіз ?

14 Торкөздегі жуық кпд-ны есептеу үшін формуланы жүргіз ?

15 Идеалды айнала ағудағы арнаның шығыс кимасындағы теориялық жылдамдықты қалай анықтауға болады ?

16 Торкөз КПД-ны есептеу үшін қандай жағдайларда жуық және дәл формулаларды қолдануға болады ?

 

№2–зертханалық жұмыс Турбиналық қалақша торкөзіндегі энергияның кескіндік шығындарын анықтау

 

2.1 Жұмыс мақсаты

Турбиналық қалақшаның жазық торкөзіндегі энергия шығын шамасына  соңғы құбылыстардың әсерін оқып білу.

 

2.2 Жалпы мәліметтер

Аяққы шығындар өзіне арнаның жоғары және төменгі дөңбек кесінді қабырғаларында пайда болатын және бу құйынын түзетін екіншілікті токтағы шығындарды және арнаның дөңбек  кесінді қабырғасы туралы үйкеліс шығындарын қосып алады. Нәтижесінде қалақша ұшындағы ағын кеңістік (үш өлшемді)  сипаты болады .

Екіншілікті құйынның түзілу себебі келесіден тұрады. Торкөздің жұмысшы арнасы көрші қалақшаның ойық және иілген бетінің бүйіріне және дөңбектегі құрсау мен құйыршығындағы жазықтықтарда қалыптасады. Қалақшалық кескіннің иілген бөлігіндегі осындай қисық сызық арна арқылы газ қозғалысында центрден тепкіш күштер арқасында иілгенге қарағанда, бұнда қысым жоғары болады. Ағынның көлденең қимасында қысым градиентін туғызады. Газ ағынындағы ядрода, қалақшаның қисық сызықты күрекаралық арна бөлігі биіктігі бойынша орташа немесе қай жерде жылдамдық жоғары болса, бұл градиент газдың массалық (центрден тепкіш) күштерімен тұрақтанады. Арнаның дөңбек кесінді қабырғасында, жылдамдықтың шекаралық қабатында газ болса және қысым градиенті тұрақсыз болса, ағынның көлденең қайта айналып ағуы туындайды.

Шекаралық қабаттағы газ бөлшектері иілген беттен (қайда қысым жоғары болса) көршілес қалақша арқалығында (қайда қысым төмен болса) қозғалады және қалақша арқалығында жеке өзіндік шекаралық қабат қалыптастыратын бөлшектермен өзара әрекет етеді. Осыдан барып шеткері шекаралық қабатта қозғалатын бөлшектер қалақша түбіріне түсе бастайды, ал түбірде қозғалатындар – шеткеріге көтеріледі (4а-сурет). Жеке өзіндік кескіндік қабатты қалақша арқалығында осы екі ағыстың ағып келіп қосылуы, дөңбекке жақын аяққының ісіп кетуіне әкеледі және арна бұрышына жақын және қарама-қарсы жаққа айналатын торкөз биіктігі бойынша симметриялық орналасқан, екі құйын жібімен түзілген оның негізгі ағынының ажырауына әкеледі. Қабаттың ішкі телімінде және аз жылдамдығы бар қозғалатын негізгі бөлшектерді арқалығындағы иілген беттен ағын өту жасайтынын айта кету керек. Осы бөлшектерден әрекет ететін осы жылдамдықта центрден тепкіш күштер, иілген бет пен арқалық арасындағы қысым айырымын тұрақтандыра алмайды. Шекаралық қабаттан тыс бөлшектер үлкен жылдамдықпен қозғалады және оның центрден тепкіш күштері қысымның көлденең градиентін тұрақтандырады.

Тәжірибелер қалақша ұшындағы сұйықтықтардың ағуы баяндалған құрылымын нақтылайды. Кинетикалық энергия шығынын тарату және торкөз биіктігі бойынша ағынның шығыс бұрышы ағыстың құйын аймағындағы осы шамалардың өзгеруі үшін сипаттаманы көрсетеді. Шығынның дөңбектік қабырғасын алып тастауда, алдымен орташа қимаға қарай азаяды (торкөздің жеткілікті биіктігінде орташа қимадағы кинетикалық энергия шығыны кескіндік шығынға тең болады). Максималды шығын дамушы құйын қозғалыс аймағында орын алады.

Қалақша биіктігі қысқарғанда, жоғары шығындар аймағы жақындайды және кейбір биіктіктерде екіншілікті ағыстардың қабысуы жүреді – арнаның барлық ағысында құйындық қозғалыс таралады. Қалақша ұшындағы дөңбектік шекаралық қабаттағы екіншілікті қайта ағысты қуаттау үшін қажет энергия негізгі ағыннан жиналады. Ағынның кинетикалық энергия шығындары аяққы шығындар деп аталады.

Көп ретте n бір рет өзгереді немесе Е_к-const пропорционал өзгеруінде аяққы шығындардың салыстыралы шамасы =, ал торкөзде өңделген Е₀ толық энергия,  n рет сияқты өзгереді. Сондықтан аяққы шығындарды салыстырмалы шамасы _к салыстырмалы биіктікте тәуелді сызықтық өзгереді.

          4-сурет. Қалақша аралық екіншілікті ағыстар сұлбасы (а) және торкөз биіктігі бойынша кинетикалық энергия шығындар коэффициентінің таралуы (б)

 

          Аяққы шығындар коэффициентін _к  эмперикалық формула бойынша анықтауға болады

.                                                           (2.1)

Бұл жерде а =0.13

                   – шығыс қимасындағы Рейнольдс саны;

                   - торкөздің салыстырмалы биіктігі.

Торкөздегі жалпы шығындар кескіндік және соңғылық шығындар сомасына тең

.                                                 (2.2)

№1 зертханалық жұмыста берілген, әдістеме бойынша жалпы кескіндік шығындарды өлшеу. Осы үрлеу бойынша торкөздің бірнеше қимасындағы аяққы шығындар шамасын табуға және екіншілікті орнатып, координатын бекітуге болады. Онда берілген тәжірибе бойынша

                ,                                                   (2.3)

Аяққы шығынның оташа мәнін мына формула бойынша анықтауға болады

                                                      (2.4)

бұл жерде m - өлшеу саны.

(2.4) формуладан алынған мәнді, (2.1) формула бойынша есептелген x_к  шамасымен салыстыру қажет. Кескіндік шығындар коэффициентін мына өрнекпен табуға болады.

                   ,                                                    (2.5)

бұл жерде h- қалақшаның орташа қимасына жақын өлшенген және формула бойынша есептелген, турбиналық торкөз КПД-сы.

                                                     (2.6)

бұл жерде                                                                        (2.7)

DН₂- торкөзде өлшенген, толық арын, мм вод.ст.;

DН₁-торкөз алдында, тура сол, мм вод.ст..

Торкөздің шығысындағы С₂ жылдамдығын есептеу үшін (1.19) формуласын қолдануға болады.

 

         

 

          2.3 Қондырғыларды түсіндіру және өлшеу сұлбасы

          Жұмыс 2 мен 3 суретте келтірілген, қондырғылармен орындалады. Өлшеу сұлбасы №1 зертханалық жұмыста баяндалған.

 

          2.4 Жүргізу әдістемесі және эксперимент нәтижелерін өңдеу

  Қондырғыға қарап және оның түзулігіне көз жеткізу. 1-желдеткішті  қосу және термометер көрсетулерінің тұрақтылығын бағдарға алып, жылу режіміне тағайындау қажет. Барометр- анероид көрсетулерін жазу. U-бейнелі микромонометер көрсетулерінің тепе-теңдігін бағдарға алып, торкөздің орташа арна орталығына жақын ағын векторының бойына  5-зондты  орнату. U-бейнелі монометер бойынша зондтық толық арын көрсетулерінің өлшеулерін орындауға кірісу қажет. Dt=3*10^-3м аралықты бір қадам шегіндегі  t=3*10^-3м торкөз осін бойлай өлшеулер жүргізу қажет. Осындай образ бен Y=0,5 l   бастап Y»0 дейін  Dy=6*10^-3м қадаммен қалақша биіктігін бойлай бірнеше қималар жүргізу қажет.

Осы өлшеулерді 2.1-кестеге жазу қажет. Әр өлшенген қимадағы h_прі торкөз  кпд шамаларын (2.6) формула бойынша есептеу, содан кейін формула бойынша кескіндік шығындар   x_прі  коэффициенттер мәнін табу. Осыдан кейін (2.3) мен (2.4) формулалары бойынша торкөздің аяққы шығын шамасын анықтау. Өлшеулер қалақша биіктігінің жартысындағы орындалғанын назарға алуымыз қажет.

Онда                                                                                            (2.8)

Бұл жерде x_к^эксп – қалақша биіктігінің жартысындағы берілген эксперимент бойынша табылған, аяққы шығындар коэффициентінің шамасы.

Арынның орташа мәнін есептеу

, мм. вод. ст.                                               (2.9)

Бұл жерде m-қимадағы өлшеу саны;

                  n- қима саны.

Торкөз ағынындағы ауа тығыздығы шамасын есептеу

.                     (2.10)

Бұл жерде t_{2 –}тәжірибе жағдайындағы ауа температурасы, ⁰С;

                             B- борометрлік қысым, мм рт. ст.

Торкөз ағығындағы кинематикалық тұтқырлық коэффициентін анықтау

                      (2.11)

(1.19) формуласы бойынша арна шығысындағы орташа жылдамдық шамасын табу.

Рейнольдс санынан орташа шаманы есептеу.

Бұл жерде b=38,5*10^-3, кескін хордасы.

Формуланы қабылдап, (2.1) формула бойынша  есептік аяққы шығын шамасын есептеу.           

Теориялық және эксперименталдық берілгендерге салыстыру жүргізу. x=f(l) графигін құру және алынған нәтижелерге анықтама беру.

2.1- кесте. Эксперименттерді өлшеу және өңдеу деректемелері

Dy, 10-3м	Dt, 10-3м	DH1, мм.вод.ст.	DH2, мм.вод.ст.		j2	j3	h
0	0 3 6 9 12 15 18
6	0 3 6 9 12 15 18
12	0 3 6 9 12 15 18
18	0 3 6 9 12 15 18
24	0 3 6 9 12 15 18
30	0 3 6 9 12 15 18

 

 

Бақылау сұрақтары

1 Соңғылық құрамына қандай шығындар кіреді?

2 Екіншілікті құйын түзілуінің себебі қандай?

          3 Қандай тәсілдермен аяққы шығындар шамасын бағалауға болады?

 4 Неліктен аяққы шығындардың абсолюттік шамасы негізінен торкөз биіктігіне тәуелсіз ?

5 Аяққы шығындардың салыстырмалы шамасы қандай образбен торкөз биіктігіне тәуелді?

6 Қалақша биіктігі бойынша кинетикалық энергия шығынының сипаттамалық таралуын суретте?

7 Осы жұмыста жүргізілген тәжірибелер әдісмесін  сипатта?

9 Орындалған жұмыстың нәтижесі қандай?

 

 

№3 зертханалық жұмыс. Турбинаның тура дәлдікте тығыздау құралымының сенімділігін үйрету

 

3.1 Жұмыс мақсаты

Үш турбинаның тура дәлдікті лабиринтті тығыздау құралым жұмыстарының тиімділігін эксперименталды және есептік  әдістерімен салыстыру .

 

3.2 Жалпы ережелер

3.2.1 Тағайындау және қондырғы

Ротордың кездесетін беттері мен турбина статоры арасындағы радиалды және осьтік саңылаулар арқылы ағын су бөлігіне жақын жұмысшы дененің (бу немесе газ) ағын суын шектеу үшін лабиринттің тығыздауы қызмет етеді.

          Тұтастай алғанда лабиринттік тығыздауды орнату ішкі КПД жоғарлатуға және турбина қуатын өңдеуді кеңейтуге мүмкіндік береді. Бу және газ турбиналарында жоғары сенімділік және жақсы гидравликалық тиімділік арқасында лабиринттік тығыздау қолданылмайды.

          Лабиринттік тығыздау деп тар өткізгіш саңылаулар мен салыстырмалы жазықтық камерада тізбектей орналасқан жұқа сақиналық тығыздаушы тарақтар орналасқан     (5 және 6-суреттер). Сондықтан өткізгіш саңылау  б-ені, оның ұзындығымен салыстырғанда аз, d - білік диаметрі, сондай-ақ камера h –биіктігі берілген. Осы уақытта осы қатардағы тарақтың қалыңдығы D, саңылау биіктігі, ал камера h - биіктігі оның (t- D) - ұзындығынан аз. Лабиринттік тығыздау түйіспейтіндер класына жатады.

          5-суретте типті тура дәлдікті тығыздау бейнеленген. Ондағы тығыздаушы тарақтар тек статорда (а), немесе роторда орналасқан. Олардың құндылықтары дайындаудағы, монтаж және жөндеудегі қарапайымдылығы, сондай-ақ турбина корпусына салыстырмалы роторды осьтік орын ауысуындағы сезімтал болмауы.

              Тура дәлдікті лабиринтті тығыздау кемшілігі болып салыстырмалы жоғары емес тиімділгі болады, сондай-ақ іске қосу кезеніңде турбинаны орталықтандырудағы ротордың төмен жиілікті дірілінің қозуы.

5-сурет. Тура дәлдікті лабиринтті тығыздау құрылымы      а) саңылау және тура дәлдікті тығыздаудағы ағыстар құрылымы      б) оптималды тура дәлдікті тығыздау жұмысының қағидасы

a) 1 -  t/h=0.33;  2 - t/h=3.0;                    б) (t/h)_опт=2; (t/h)_опт=4…5; (t/h)_опт=9…10;

3 -  t/h=2.0; 4 - t/h=3.0;

     ------------ негізгі ағынша

     ------------ екіншілікті ағынша

 

6-сурет.  Тура дәлдікті лабиринттің тығыздау гидродинамикасы

         

          3.2.2 Жұмыс қағидасы

          6а-суретте тура дәлдікті тығыздау камерасындағы ағыстар құрылымы, ал 6б-суретте оптималды тығыздау жұмыс қағидасы берілген. Ұяшық арқылы жұмыс дене шығыны либиринт тарақтарындағы статикалық қысым айырымымен анықталады. Телімдегі (1-2) 1 алдыңғы тарақ алдында аяқ астынан арнаның кішіреюі алдында ағыншалар тежелуі жүреді, ал Р₁ –ден Р₂ дейінгі статикалық қысым жоғарлауына және (+) таңбасымен белгіленген, жоғары қысым аймағының түзілуіне әкеледі. Телімдегі (2-3) тарақтағы Р₄ шамасына дейін, аз Р₁ қысымның бірден түсуіне әкелетін ағын екпіні жүреді, оның салдарынан ағыншалар қысылып жиналуы болады. DP=P₁-P₄ тарағындағы қысым айырмасының болуынан, w_{max –}нан  w_min дейін жылдамдығында ағыншалар екпіні болады.

          Тарақтың шығыс жиегіндегі  ағыншалардың максимум жылдамдық аумағында (-) таңбасымен белгіленген, төмендетілген статикалық қысым аумағы пайда болады. Қоршаған ортамен масса аламасу есебінен ұяшық телімінде (4-5) жазық төсем ағыншаларының кеңеюі жүреді және массаның үлкеюінен, қабырғаға үйкелістен, ұяшық камерасында айналатын құйындық және екіншілікті ағыншаларлы энергия алмасуынан оның жылдамдығының төмендеуі болады.

          Статикалық қысым нәтижесінен,  ұяшықта ағыншалардың тұрақты массасы II- келесі тарақ алдында  P₄ шамасынан    P₅ шамасына дейін төмендейді. Телімдегі (5-6) ағыншалардың тұрақты масса ұяшығынан жалғанған массалар қабатталады және II тарақтың кіріс жиегіне соғылады,  бұл статикалық қысымның P₄ шамасынан    P₅ шамасына дейін үлкеюіне және (+) таңбасымен белгіленген жоғары қысым аумағының қалыптасуына әкеледі. Сондықтан I алдыңғы тарақ ұяшығында төмен қысым аумағы пайда болады, ал артқы II тарақта жоғары қысым. Бұл аумақтардың болуы артқы тарақ бойына (пунктирлі сызықпен белгіленген) және тұрақты айналымды құйындық аумақтың (Қ.А) алдыңғы тарақта қабатталған массаларда екіншілікті ағыншалар қозғалысына әкеледі. Өзінің кинетикалық энергиясын өшірген, екіншілікті ағыншаларлы масса және энергия алмасу негізгі ағыншаның тұрақты массасындағы ұяшықтың кинетикалық энергиясын жекелей өшіруге әкеледі.

          Сондықтан, тура дәлдікті лабиринтті тығыздау арқылы газдың ағу процесі тығыздаушы тарақта газ  ағынының  жүйелі кезектесіп тездетуіне және оны жылуға айналдыратын ұяшық камерасы шегінде оның кинетикалық энергиясының жекелей сөндіруге алып барады немесе термодинамикалық үрдісте орны бар – ол адиабатты дроссельдеу. Лабиринтте  көп тарақ саны болса, онда оның гидравликалық кедергісі соншалықты жоғары және берілген геометриялық және термодинамикалық параметрлердегі тығыздау арқылы газ ағу шамасы аз болады.

 

          3.2.3 Тығыздау арқылы газ ағу шығыны есебі

          Лабиринттік тығыздау арқылы ағу есебін А.Стодоль формуласы бойынша жүргізеді

                                                (3.1)

          бұл жерде   G –ағу, кг/с;

                             d₀ –шығыс коэффициенті;

                             d₀-есептік саңылау, м;

                             d- тығыздаудағы білік диаметрі, м;

                   P_0, P_z –тығыздауға дейінгі және одан кейінгі газдың статикалық қысымына сәйкес, Па;

     V₀-тығыздау алдындағы параметрлер бойынша (қысым және температура) газдың меншікті көлем, м³/кг;

             Z-тығыздаудағы тарақ саны.

     

Тура дәлдікті тығыздау үшін

                                                            (3.2)

                                                                               (3.3)

      Бұл жерде q₁=180-q₀;

                       d-тығыздаудағы нақты саңылау, м;

                       r-тарақтың кіріс жиегін дөңгелектеу ридиус, м;

                                 q₀-тарақ кескінің кіріс қабырғасының көлбеулік бұрышы, бұршақ.;

                                       t-тығыздаудағы тарақ қадамы, м;

                       h-тарақ биіктігі, м.

 

      Бірыңғай дөңгелектенген тарақ жиегі үшін көбіне қолданылады

D                                                         (3.4)

      бұл жерде D-тарақ қалыңдығы, м.

Газдың меншікті көлемі жағдай теңдеуінен шығады

       V₀=RT₀/P₀                                                       (3.5)

      Бұл жерде R - әмбебап газдық тұрақты (R=287 Дж/кг*К ауасы үшін);

                         T₀- тығыздау алдындағы газ температурасы, К.

 

    3.3 Қондырғыларды баяндау және өлшеу сұбалары

    Қондырғы  ЛАТР мен басқарылатын 1-желдеткіштен;  4-көлбеу микроманометрлі; 3-шығын өлшеуіштен; тыныштандырғыш  камера; 8-координатикке  бекітілген  тура 6 және көлбеулі 7-тарақты жеті сатылы тура дәлдікті лабиринтті тығыздау үлгісі; 9-құрсаулар; 10-бекітулі жапқы; тығыздау алдындағы газ параметрлерін өлшеу үшін көрсетутетін аспапты 13 -термопарлар және статикалық қысымды өлшеу үшін U-бейнелі сулы микроманометр;  15-сатылы тығыздықты 16-бекітулі жапқы  .

 

3.4 Жұмысты жүргізу әдістемесі

     Қондырғының түзулігіне көз жеткізу. Тура тарақты (q₀=90) үлгіні 8-координатикке  тағайындау. 9-құрсауға  үлгі енгізу. 14-барометр-анероид  және аспап бойынша 13-термопар  көрсетулерін жазу. Тура дәлдікті тығыздау  10-бекітулі жапқыны  ашу және сатылы тығыздаудағы 15-жапқыны  жабу.              1-желдеткішті  электрлік желіге қосу және 2-ЛАТРа  көмегімен тығыздау алдына DH₀=300 мм. Вод.ст. арынын ортнату.

  Берілген 12-термопар  бойынша қондырғының жылу жағдайы тұрлауланғаннан кейін тығыздау алдында t₀ және шығын өлшеуіштен 3(Dh)ауа температурасының көрсетулерін түсіріп алу. 2-ЛАТРа  арқылы желдеткіш электр 1-қозғалтқышын  ажыратып тастау,  8-координатикті 9-құрсаудан  көлбеу тарақты (q₀=45) үлгіні алып тастау.

  9-құрсауға  үлгіні қою және тәжірибені қайталау. Қайтадан үлгіден координатикті суырып алу, тарақтың көлбеу бұрышы ағынға q₀=135⁰  құру үшін, оны 180⁰ жазу. Одан кейін координатикке үлгіні бекіту, оны 9-құрсауға  енгізу және тәжірибені қайталау. Берілген өлшеулерді 3.1 –кестеге енгізу. ЛАТРмен 1-желдеткішті  тоқтату және электр желісінен қондырғыны ажырату.

7-сурет.  Зертханалық қондырғының сүлбесі

 

 

3.1-кесте Эксперименттегі өлшеулер

Тарақтың көлбеу бұрышы	90	45	135
В, мм.рт.ст
t0,  C0
Dh, мм,рт.ст.

Эксперименттен алынған нәтижелерді оқытушыға көрсету және оларды өңдеуге кірісу.

 

3.5 Эксперименттерді өңдеу әдістемесі

Қысым есебін формула бойынша басшылыққа алу

                             P_z=133.3*B, Па,                                                         (3.6)

P₀=P_Z+9.81*DH₀, Па.                                                     (3.7)

     Тығыздау алдындағы газдың абсолюттік температурасын өрнектен табуға болады

T₀=t₀+273, K.                                                        (3.8)

Эксперименттегі тығыздау арқылы газ шығынының есебін эмпирикалық формула бойынша орындауға болады

G_Э=9.87*10^-4*,   кг/с,

G_Э=0,2 , м³/с.                                                (3.9)

Тығыздаудың зерттеу үлгілерінде d=0,12 м,   t=6*10^-3 м,  h=5*10^-3 м; d=1*10^-3м;

D=1,0*10^-3 м, z=7.

(3.1-3.8) формулаларын қолдана отырып, (3.9) формуласы бойынша тығыздау үлгісі арқылы газдың теориялық шығындарын есептеуге болады. Берілген есептеулерді 3.2-кестесіне түсіру қажет.

 

3.2-кесте  Тура дәлдікті тығыздау зерттеуінің деректері

Тарақтың көлбеу бұрышы, бұршақ	45	90	135
Шығындар
G, кг/с
G, кг/с

G=f (q₀) және G_э=f (q₀) графиктерін құрамыз және зерттелген тура дәлдікті тығыздау тиімділігі туралы қорытынды жасаймыз.

 

Бақылау сұрақтары

1 Турбиналарда қандай мақсатпен лабиринттік тығыздаулар орнатылады ?

2 Лабиринттік тығыздаудан не түсінуге болады?

3 Неліктен бу және газ турбиналарында бірыңғай лабиринтті тығыздаулар қолданылады?

4 Лабиринттік тығыздаудың құны мен кемшілігі қаншалықты?

5 Тура дәлдікті тығыздаудағы ұяшық жұмыс қағидасы қандай?

6 Лабиринтті тығыздау жұмысының негізіне қандай термодинамикалық қағида жатады?

7 Тура дәлдікті лабиринттік тығыздау арқылы ағу шамасына қандай геометриялық қағидалар әсер етеді?

8 Лабиринттік тығыздау арқылы газ шығыны шамасына қандай термодинамикалық параметрлер бар және қалай тәуелді?

9 Эксперимент жүргізу тәртібі қандай?

10 Зертханалық қондырғыны баяндап бер.

 

4 зертханалық жұмыс сатылы лабиринтті тығыздау жұмысын үйрену

4.1 Жұмыс мақсаты

Сатылы лабиринтті тығыздау ұяшықтарындағы статистикалық қысымның таралу сипаттамасын зерттеу және  оның шығын коэффициентіне анықтама беру.

 

4.2 Жалпы ережелер

4.2.1 Тағайындау және қондырғы

Турбиналарда негізінен жоғары гидравликалық тиімділікті сатылы лабиринтті тығыздау қолданылады. Қызмет белгілері бойынша (тағайыны) тығыздау аяққы, құрсау, аралық, диафрагмалық және түбірлік болып бөлінеді.

Корпустағы қысымдауда  атмосфералық қарағанда көп  (алдыңғы аяққы тығыздау) бу жылыстауын шектеу үшін немесе атмосфералық қарағанда аз (артқы аяққы тығыздау) қысымдағы турбинадағы ауаны сорылуды болдырмау үшін турбина корпусынан ротор білігінің шығыс орнына аяққы тығыздауларды орнатады .

Бөліктер арасындағы зиянды ағындарды азайту үшін әр қысымдағы турбина корпус бөліктерін бөліп тұратын арақабырға арқылы ротор білігінің өткізгіш орнын аралық тығыздаулар орындайды. Диагфрагмалық тығыздауды диафрагманың бөліктерінде ішкі жағына, құрсаулық – жұмысшы күректердегі таспалық құрсауларға немесе олардың үстіне, түбірлік – жұмысшы күректердің құйыршығындағы аралық денеге орнатылады. Соңғы үш тығыздау турбина сатылары шегіндегі соплолық және жұмысшы торкөздеріне жақын бу ағынын азайту үшін қызмет етеді.

8-суретте типтік сатылы лабиринттік тығыздау берілген. Білікке шығыңқы  және қысқа және ұзын тарақтар кезектесіп  тұратын (8а-сурет) 1*10^-3 м кем  саңылауда және (12…14)*10^-3м кем емес статорға салыстырмалы ротордың осьтік екпінінде қолданылады. Ротор мен статордың кезектесетін тарақты құрама тығыздауы (8.б – сурет) үлкен радиалды саңылауларда (1*10^-3м астам) және 30*10^-3м дейінгі остік екпіндерде қолданылады.  Білікке шығыңқы тығыздау және қысқа тарқты үлкейтілген сандар (1.8в-сурет) аз радиалды саңылаулы (0,9*10^-3м дейін) және үлкен осьтік екпінді ротор (40*10^-3м)  турбиналарына орнатады.

 

4.2.2 Жұмыс қағидасы және лабиринтті тығыздауға талаптар

Тығыздаудағы жұмыс процесі (9-сурет) – адиабатты дроссельдеу – ағыншаның кинетикалық энергиясындағы бөліп тұратын камераға потенциалды энергия ортасының әртүрлілігін ауыстырумен, одан кейін шығыңқы соққысының ағынша жылдамдығын сөндіру есебінен жылуға және ротор және статор беттірінің үйкелісімен аяқталады.

а) 3≤h₁≤0.5 c; b≥c-3; =(0.4…1.0)*10^-3 м; c≤(12…14)*10^-3 м;

б) 0.25≤h≤0.5 c; =(1…2.5)*10^-3 м; c≤(12…30)*10^-3 м;

в) t₁=b≥3; 3≤h₁≤0.5 c; =(0.4…0.9)*10^-3 м; c≤(12…40)*10^-3 м;

8-сурет.  Типтік сатылы лабиринтті тығыздау және оны қолдану аймағы

9-сурет. в/с=1 сатылы тығыздау ұяшықтарындағы ағын гидродинамикасы

 

Лабиринтті тығыздау турбинаның маңызды түйініне жататын және оның үнемділілігі мен сенімділігіне  маңызды әсер етеді. Сондықтан оларға келесі талаптар қойылады: жұмыс ортасының минималды өткізгіштігі; жұмыстағы шыдам мерзімі және қауіпсіздігі; осьтік бағыттағы жинақылығы; әзірлеудегі, монтаждаудағы, жөндеудегі  қарапайымдылық; жоғалтып алудағы біліктілігі үшін қауіпсіздік.

Алғашқы екі талаптар турбина жұмысының үнемділігіне әсер ететін тығыздау сапасын сипаттайды; екі басқалар әзірлеу, монтаж және жөндеу құнын айтады; соңғысы – машина жұмысының сенімділігінде көрініс табады.

 

4.2.3 Лабиринттік тығыздау бойлығындағы ұяшықтағы статикалық қысымды тарату есебі

 Па,                                             (4.1)

бұл жерде   P_{i –  i}-м  тарақ үшін камерадағы қысым, Па;

                   P_o-тығыздау алдындағы қысым, Па;

                   P_z-тығыздаудағы қысым, Па;

                        Z-тығыздаудағы тарақ саны.

 

     4.2.4 Тығыздау арқылы ағын шығының есебі

     Сындыққа дейінгі қысымда А.Стодол (3.1) формуласын қолданамыз. Сатылы тығыздау үшін шығын коэффициентін эмпирикалық формула бойынша анықтауға болады

                                    (4.2)

     бұл жерде L-тығыздау камерасындағы тәуелсіз ағыншаның есептік ұзындығы, м.

L=t+h₁                                                             (4.3)

                             t-тарақ қадамы,м;

                             h₁-,3k3rrt is5sy4s ,b3rn3u36 v7

     

          4.3 Қондырғыны баяндау және өлшеу сұлбалары

          Қондырғы №3 зертханалық жұмыста (3.3 тармақ) баяндалған және 7-суретте келтірілген. U-бейнелі сулы микроманометрге жалғанған, лабиринт ұяшығындағы статикалық қысымды өлшеу үшін сатылы тығыздау үлгісінде  зонд болады. Тығыздау өлшемдері 1.10-суретте келтірілген.

 

          4.4 Жұмысты жүргізу әдістемесі

          Қондырғы түзулігіне көз жеткізу. Сатылы тығыздау жапқыны ашу және тура дәлдікті жапқыны жабу. Барометр-анероид және термопар көрсулерін жазып алу.   2-ЛАТРа көмегімен 1-желдеткішті  электр желісіне қосу, тығыздау алдында DH₀=300 мм вод. ст. арынын орнату. Қондырғының жылу жағдайы тұрақтанғаннан кейін, берілген 10-термопар  бойынша  t₀ –тығыздау, Dh-шығын өлшеуіш, лабиринт ұяшығындағы   Hi-арын алдындағы ауа температурасы көрсеткіштерін түсіріп алу, Осы өлшеулерді 4.1-кестесіне жазу. 1-желдеткішті тоқтату және қондырғыны электр желісінен ажырату.

 

          4.1-кесте. Тәжірибелі деректер мәндері

№ ұяшықтар	1	2	3	4
Көрсеткіштер:
В, мм.рт.ст.
t0, 0С
Dh, мм.сп.ст
DHi, мм.вод.ст.

          Эксперименттен алынған нәтижелерді оқытушыға көрсету және оны өңдеуге кірісу керек.

 

          4.5 Эксперименттерді өңдеу әдістемелері

          Сатистикалық қысым есептерін формулалар (3.6), (3.7)  бойынша басшылыққа алу және

                                          P_i=P_z+9681*DH_i, Па.                                          (4.4)

          Тығыздау алдындағы газдың абсолютті температурасын (3.8) бойынша табуға болады. Газ шығындар есебін (3.9) бойынша анықтауға болады. Зерттелуші тығыздаудың келесі геометриялық параметрлері бар

d=312*10^{-3 м;} t =5,5*10^-3м; D=1*10^-3м; q₀=90⁰; Z=12; =1*10^-3м.

          Формулаларды (4.1, 3.6 және 3.7) қолдана отырып, сатылы тығыздау бойлығындағы статикалық қысымының теориялық таралуын есептеуге болады. Одан кейін (4.4) формуласы бойынша тығыздау бойлығындағы қысымның анық таралуын анықтауға болады. Берілген есептеулерді 4.2- кестесіне жазу және оған теориялық және анық нүктелерді апарып P_i=f(i) график құру.

          _д шығын коффициентін есептеу. Бұл үшін (3.1) формуласы бойынша тығыздау арқылы газ шығынын анықтау. Тығыздау арқылы (3.9) формуласы бойынша газдың нақты шығының табу. Өрнектен осы тығыздау бойынша шығыннын анық коэффициентін есептеп шығару

          .                                                     (4.5)

          Алынған нәтижелерді талдау және оған қорытынды жасау.

 

4.2-кесте. Сатылы лабиринтті тығыздауды зерттеу нәтижелері

№ ұяшықтар	1	2	3	4
Көрсеткіштер:
Pi, кПа
a0
G, кг/с
G, кг/с
ад

 

10-сурет.  Сатылы тығыздаудың өлшемі

 

Бақылау сұрақтары

1 Турбинадағы аяққы тығыздаудың тағайыны қандай?

2 Турбинадағы аралық тығыздауды қайда қолданады?

            3 Сатылы турбина шегіндегі ағын бөлігіне жақын бу ағынын төмендету үшін қандай тығыздаулар қолданылады?

4 Қазіргі осьтік турбиналарда қандай  сатылы лабиринттердің типтік құрылымдық сұлбасы қолданылады?

5 Неліктен сатылы тығыздау тура дәлдіктіге қарағанда тиімді?

6 Турбинаның лабиринтті тығыздауына қандай талаптар қойылады?

7 Қандай формула бойынша тығыздау бойлығындағы лабиринт ұяшығындағы статикалық қысым таралауын қалай бағалауға болады?

8 Лабиринтті тығыздау шығынындағы есептік коэффициенттің шамасы қандай геометриялық факторға тәуелді?

9 Осы сатылы тығыздау үшін шығынның анық коэффициенті қалай анықталады?

10 Экспериментті орындау тәртібі қандай?

11 Зертханалық қондырғы құрылғысын  сипатта.

 

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

          1.  Паровые и газовые турбины/М.А.Трубилов, Г.В.Арсеньев, В.В.Фролов и др. Под ред. А.К.Костюка, В.В.Фролова. – М.:Энергоатомиздат, 1985. – 352.

2.                 Дейч М.Е., Зарянкин А.Е.Гидрогазодинамика. – М.:Энергоатомиздат, 1984.-500с.

3.                 Иванов В.А., Жаркой М.С. К методике расчета прямоточных лабиринтовых уплотнений турбомашин// Известия ВУЗов. Энергетика.-1985.-№5.- С.92-95.

4.                 Жаркой М.С. К вопросу оптимизации геометрических параметров лабиринтовых уплотнений турбомашин.//Известия ВУЗов. Энергетика.-1983.-№2.-С. 79-82

5.                 РТМ 108. 020. 33-86. Уплотнения лабиринтные стационарных паровых и газовых  компрессоров. Проектирование и расчет. – НПО  ЦКТИ,1988.

6.                 Жаркой М.С. Паровые и газовые турбины: Методические указания к лабораторным занятиям по 1 части курса.- Алматы: АЭИ,1986.-42 с.

7.                 Жаркой М.С. Паровые и газовые турбины: Методичесике указания к лабораторным занятиям по 2 части курса. –Алматы: АЭИ, 1986. –44 с.

8.                 Жирицкий Г.С., Стрункин В.А. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых   и газовых турбин. –М.: Машиностроение, 1986. –520 с.

9.                 Генбач А.А. Нагнетатели и тепловые двигатели. Переходные режимы работы турбомашин ТЭС (нестационарный теплообмен в турбомашинах): Конспект лекций.-Алматы: АИЭС, 1999.-83 с.

10.             Зысина-Моложен Л.М., Зысин Л.В., Поляк М.П. Теплообмен в турбомашинах. –Л.: Машиностроение, 1974.-350 с.

11.             Смоленский А.Н. Конструкция и расчет деталей паровых турбин. –М.: Машиностроение, 1964 с.

12.             Газотурбинные установки. Констукции и расчет: справочные пособие/Под общ. Ред. Л.В. Арсеньева и В.Г.Тырышкина. –Л.: Машиностроение, 1978. –232 с.

 

                                                Мазмұны

Кіріспе .........................................................................................................................3       

1                     Турбиналық қалақша торкөз ағынындағы кескіндік энергия шығындарын анықтау        ..................................................................................... ........................... 5 

2 Турбиналық қалақша торкөзіндегі энергияның кескіндік шығындарын анықтау .....................................................................................................................................12

3  Турбинаны тура дәлдікте тығыздау құралымының сенімділігін үйрену........18

4  Сатылы лабиринтті тығыздау жұмысының тиімділігін үйрену.......................24

 Әдебиеттер тізімі .........            ...........................................................................................................29                                                        

 

 

     

2005 ж. жиынтық жоспары реті 5

 

Өмірзақов Руслан Абилдаевич

 

СЫҒЫМДАҒЫШТАР  ЖӘНЕ ЖЫЛУ  ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР

 

Турбомашиналардың теориясы мен құрылысы

1 б. Жылу бөлімі

 

               Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

(050717-Жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін)

 

 

 

 

          Редакторы  Байбураева Ж.А.

 

 

 

 

Басуға қол қойылды                                       Пішімі 60 х 84         1/16

Тиражы 200 дана                                            №1 типография қағазы

Көлемі 1,9 оқу-басп.т                                     Тапсырыс 601.

                                                                          Бағасы 190 теңге

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

050013 Алматы, Байтұрсынов к., 126