Материал: методичка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»

Е.В. Джураева, В.Ф. Утенков, К.И. Кузнецов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДИАБАТНОГО ИСТЕЧЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА

ЧЕРЕЗ СУЖИВАЮЩЕЕСЯ СОПЛО

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Методическое пособие по курсам

«Термодинамика» и «Техническая термодинамика» для студентов, обучающихся по направлениям

«Теплоэнергетика и теплотехника», «Ядерная энергетика и теплофизика», «Энергетическое машиностроение»

УДК: 536.7 (076.5) Д-842

Утверждено учебным управлением МЭИ

Подготовлено на кафедре теоретических основ теплотехники им .М.П. Вукаловича

Рецензент: докт. тех. наук, проф. В.С.Охотин

Д-842 Е.В. Джураева

Исследование процесса адиабатного истечения водяного пара через суживающееся сопло. Лабораторная работа №7. Методическое пособие / Е.В. Джураева, В.Ф. Утенков, К.И. Кузнецов – М.: Издательство МЭИ, 2015. – 12с.

Содержит описание экспериментальной установки для исследования процесса адиабатного истечения водяного пара, рекомендации по проведению опытов, обработке результатов измерений и оценке точности полученных экспериментальных данных.

Методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Теплоэнергетика и теплотехника», «Ядерная энергетика и теплофизика», «Энергетическое машиностроение».

© Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2015

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 с ТЭЦ МЭИ из отбора турбины при давлении 0,4-0,5 МПа. Перед поступлением в установку пар нагревается до температуры 180-250°С электрическим пароперегревателем, установленным на трубе, подводящей пар к экспериментальной установке.

Основным элементом установки является рабочая ячейка, которая включает в себя: входной вентиль В1, верхнюю измерительную камеру 3, суживающееся сопло 6, нижнюю измерительную камеру 9, выходной вентиль В2 и теплообменник 12.

Перегретый пар последовательно протекает через входной вентиль (В1) в верхнюю измерительную камеру (3), где измеряются параметры пара на входе в сопло – давление 1 и температура 1. Далее происходит процесс истечения водяного пара через суживающееся сопло (6), в минимальном (выходном) сечении которого сделан отбор для измерения давления 2. В нижней измерительной камере (9), куда происходит истечение из сопла, измеряется давление – ср, которое регулируется выходным вентилем (В2). Затем пар поступает в теплообменник (12), где он конденсируется с помощью охлаждающей воды. Образовавшийся конденсат поступает в предварительно тарированную по объему емкость – расходомер (14) с электромагнитным клапаном.

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 измерителирегуляторы ОВЕН ТРМ–1.

Так как скорость прохождения пара через сопло очень велика, то процесс истечения весьма близок к адиабатному. Размеры сопла (диаметр минимального сечения 2) и масса конденсата в мерной камере представлены на стенде.

Порядок проведения измерений

До начала проведения измерений необходимо заготовить журнал наблюдений по форме, представленной в таблице виртуального документа.

Экспериментальное исследование процесса истечения состоит в измерении действительного расхода водяного пара при постоянном давлении в камере перед соплом р1 и различных давлениях среды ср в камере за соплом, т.е. при различных отношениях давлений = ср⁄0, начиная от наименьшего и кончая β≈ 0,9.

Проведение опыта на установке заключается в измерении: параметров пара на входе в сопло, давлений в минимальном сечении и в камере за соплом, а также времени заполнения конденсатом тарированной емкости.

В виртуальной версии начальные параметры эксперимента задаются автоматически по заданным значениям номеров группы и бригады (№ своей бригады студент должен знать). Вместе с тем ему необходимо ознакомиться с проводимыми приготовлениями к началу опыта.

Поскольку в опытах при различных режимах необходимо иметь давление пара на входе в установку одинаковым, то перед началом опытов с помощью вентиля 1 установить давление пара примерно на 0,1-0,2 кг/см2 меньше максимального, чтобы на случай падения давления в паровой линии можно было, открывая вентиль 3, восстановить давление пара.

Для проведения первого опыта полностью открыть вентиль 7. Это будет соответствовать минимальному значению = р⁄0.

Первый опыт можно начинать после того, как установится стационарный режим истечения, главным критерием которого будет являться постоянство температуры пара на входе в установку 1 и давлений 1, 2 и ср.

Виртуальный опыт проводится в следующем порядке:

1.Открыть файл «Лабораторная работа №7 – Microsoft Excel».

2.Заполнить ячейки в жёлтом поле. Ввести № группы и бригады, атмосферное давление, соответствующее данным гидрометцентра на день выполнения работы. Индивидуальные данные: коэффициент сопла (φ) и массу конденсата в мерной ёмкости (k). Данные высылаются вместе с заданием.

3.Установить избыточное давление среды за соплом (столбец G) на 2-й строке выше начального (давления на первой строке рср1), ближайшее к нему, округлённое до десятых долей (например: рср1 = 0,23 ат; рср2 = 0,3 ат).