РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Експериментальна установка
2.1.1. Конструкція аеродинамічної труби
Дослідження середньоповерхневого теплообміну й аеродинамічного опору в пучках оребрених труб при поперечному їх обтіканні газовим потоком здійснювалися на експериментальній установці, що представляє собою аеродинамічну трубу розімкнутого типу прямокутного перетину (рис. 2.1), розміри якого складали А?В = 71?414 мм2, довжина прямого каналу - 5000 мм. Проточна частина (прямий канал), що складався з робочої ділянки і двох заспокійливих, призначених для вирівнювання полей швидкості і статичного тиску, з'єднувалася з вхідним усмоктувальним соплом через перехідний дифузор. Іншим кінцем проточна частина через перехідний конфузор приєднувалася до всмоктувача вентилятора 19ЦС-48 продуктивністю 0.53 м3/с і напором до 4.7 кПа. Відцентровий вентилятор приводився в обертання асинхронним електродвигуном АОМ42-2 потужністю 4.5 кВт. Витрати повітря регулювалися шибером із гвинтовим приводом. Аеродинамічний стенд устатковувався двома змінними вхідними соплами, виконаними по лемніскаті, діаметром 75 і 140 мм.
Робоча ділянка мала довжину 950 мм. На установці досліджувалися пучки, що мають до 8 труб уздовж потоку і 3 ? 4 поперек потоку. Поперечний крок труб у пучку S1 змінювався від 70 до 135 мм, для чого ширина аеродинамічної труби змінювалася від 414 до 210 мм за рахунок установки плавно профільованих дерев'яних вставок. Це дозволило проводити експеримент у широкому діапазоні геометричних характеристик пучків. Трубні дошки виготовлялися з древесноволокнистої плити товщиною 3 мм. Фіксація трубних дощок здійснювалася притискуючою рамою, закритою поверх кришкою з оргскла. Між кришкою і верхньою трубною дошкою розташовувалися шини електроживлення, сполучні і термопарні дроти.
Рис 2.1 Схема експериментальної установки:
1 - вхідне сопло;
2 - трубка Піто-Прандтля;
3 - оребрена труба;
4 - робоча ділянка;
5 - притискуюча рама;6 - вентилятор;
7 - заслінка;
8 - вихлопний дифузор;
9 - інформаційно-вимірювальна система; Wк- ваттметр для виміру потужності, що розсіюється трубою-калориметром;
W1-W5 - ваттметри для виміру потужності, що розсіюється трубами кожного поперечного ряду;
?РД - мікроманометр для виміру динамічного напору у вхідному соплі;
?РС - мікроманометр для виміру перепаду статичних тисків до і після ділянки.
У стінки прямого каналу на відстані 1.2 м від заднього фланця, а перед пучком на відстані 0.1 м від переднього фланця робочої ділянки впаяні штуцера для відбору статичного тиску діаметром 1.5 мм. У кожному перетині відбору по ширині каналу було по три штуцера, до яких через трійник під'єднувався мікроманометр.
2.1.2. Вимірювальні прилади і система електроживлення
До складу експериментальної установки включені такі вимірювальні прилади:
- мікроманометр ММН-240(5)11 класом точності 1.0; разом із трубкою Піто-Прандтля використовувався для визначення швидкісного напору; мікроманометром цього типу визначався перепад статичного тиску пучка при дослідженні аеродинамічного опору;
- для визначення тиску навколишнього середовища застосовувався барометр-анероїд типу БАММ класом точності 1.0;
- для виміру потужності, що розсіювалася кожним поперечним рядом труб пучка, застосовувалися ваттметри типу Д529 класом точності 0.5, а для визначення потужності нагрівача труби-калориметра - ваттметр Д522 класом точності 1.0;
- температура повітря на вході в аеродинамічну трубу вимірювалася ртутним термометром із ціною ділення 0.1 ?С;
- температурне поле поверхні ребристої труби визначався за допомогою мідь-константанових термопар (діаметр дроту 0.1мм), сигнали від якої вимірювалися інформаційно-вимірювальною системою (рис. 2.1), що складалася з цифрового вольтметра Щ68000, цифродрукувального пристрою Щ68000К, комутатора вимірювальних сигналів Ф799/1, дільника частоти Ф5093.
Живлення електронагрівачів усіх труб досліджуваного пучка здійснювалося перемінним током із незалежним підключенням кожного поперечного ряду. Джерелом току були автотрансформатори АОСН-20-220-75-У4. Щоб уникнути значних втрат потужності в сполучних дротах электрострум підводився через мідні шини.
Живлення труб-калориметрів здійснювалося окремо від труб пучка. Джерелом току служив автотрансформатор типу РНШ, під'єднаний до електромережі через стабілізатор С-0.9. Для зниження втрат теплоти через верхні зрізи труб-калориметрів кожна з них устатковувалась торцевим охоронним нагрівачем. Для більш точного регулювання за допомогою реостата потужності, що розсіюється торцевим нагрівачем потужності, живлячий його автотрансформатор підключався до виходу автотрансформатора основного нагрівача.
2.2. Конструкція і геометрія оребрених труб і їх пучків
Дослідження середньоповерхневого теплообміну й аеродинамічного опору виконувалися для наступних видів оребрених труб і компонувань трубних пучків (рис. 2.2):
- коридорні пучки труб із розрізним оребренням;
- шахові пучки труб із розрізним оребренням і поворотом пелюстків;
- шахові пучки труб із розрізним паралельно-підігнутим оребренням;
- шахові пучки труб із розрізним конфузорно-підігнутим оребренням.
Використовувалися натурні зразки, виготовлені по промисловій технології шляхом приварки ребра до несучого циліндра струмами високої частоти. Труби прийнятого типорозміру широко застосовуються в конструкціях різноманітних теплообмінних апаратів, у тому числі в конструкціях енергетичних агрегатів. При дослідженні розрізного оребрення з поворотом пелюстків кожний пелюсток попередньо розрізаного ребра повертався так, щоб його бічна поверхня складала відмінний від нуля кут ? із площиною, у якій пелюстки лежали до розгортання (рис. 2.3). Вивчення теплоаеродинамічних характеристик труб із паралельно-підігнутим оребренням виконувалося для ступеня підгинки ребер l = 49 мм. При цьому площини відігнутих частин ребер усіх труб орієнтувалися симетрично стосовно напрямку набігаючого потоку (рис. 2.2, г, д). З урах