POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH. Sprężarka tłokowa

Transkrypt

1 POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH Srężarka łokowa Laboraorium Pomiarów Mazyn Cielnych (PM-2) Oracował: Srawdził: Zawierdził: dr inż. Daniel Węcel dr hab. inż. Lezek Remiorz 1

2 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia je zaoznanie ię z wielkościami charakeryzującymi racę rężarki łokowej, meodami ich omiaru oraz zależnościami między nimi (charakeryyki rężarki). 2. Wrowadzenie 2.1. Cel badań Celem badań rężarki łokowej może być: orządzenie bilanu energeycznego; orządzenie charakeryyk Wielkości mierzone W celu uzykania informacji o danym egzemlarzu rężarki mierzy ię na anowiku badawczym zereg wielkości charakeryzujących jej racę: wydajność (rumień owierza); emeraurę i ciśnienie owierza rzed i za każdym oniem rężarki; moc indykowaną; moc elekryczną (moc naędową rężarki); ciśnienie międzyoniowe; rumień wody chłodzącej w każdym chłodzonym elemencie rężarki; emeraurę i ciśnienie wody chłodzącej Pomiar wydajności (rumienia owierza). Wydajność maowa rężarki qm odowiada średniemu rumieniowi czynnika w rzewodzie łocznym qm. W rzyadku rężarek ouje ię zwykle ojęcie objęościowej wydajności rężarki qv, kóre odowiada średniemu rumieniowi objęości czynnika, równoważnemu od względem maowym rumieniowi qm, rzy czym aramery czynnika odowiadają warunkom w króćcu awnym,, ρ lub innym umownym warunkom (n. n, n, ρn). Wydajność rężarki może być określona za omocą: zwężek omiarowych!!; rzeływomierzy; na odawie bilanu energeycznego, n. chłodnicy międzyoniowej Pomiar emeraury i ciśnienia. W zależności od orzeb (do wykonania bilanu lub charakeryyk) możemy zmierzyć emeraurę za omocą ermomerów oraz ciśnienia za omocą manomerów w naęujących miejcach rężarki: rzed każdym oniem; za każdym oniem Sręż rężarki Sręż określamy jako ounek ciśnień na łoczeniu i na aniu: 2 ciśnienie bezwzględne owierza na wyjściu ze rężarki (na łoczeniu); ciśnienie bezwzględne owierza na wejściu do rężarki (na aniu).

3 Moc indykowana Moc indykowana (wewnęrzna) określa ię na odawie wykreów indykaorowych zdjęych równocześnie z wzykich cylindrów rężarki. Pole wykreu indykaorowego rzedawia w ewnej akli racę jednego obiegu. P i V n [W] V ole owierzchni zdjęego wykreu indykaorowego; V = W raca echniczna jednego cyklu racy badanego cylindra; n rędkość obroowa wału rężarki Moc elekryczna moc naędowa rężarki Moc elekryczną zailania ilnika mierzymy w odowiedni oób w zależności od rodzaju ilnika naędzającego rężarkę. Więkzość rężarek naędzana je ilnikami elekrycznymi gdzie moc elekryczną mierzymy waomierzami. Moc naędowa rężarki je o moc na wale rężarki (ilnika). Możemy ją wyznaczyć mając charakeryykę ilnika elekrycznego (rawność elekryczną). η rawność ilnika elekrycznego; Pel zmierzona moc elekryczna Ciśnienie międzyoniowe P n P [W] W rzyadku badania rężarki wielooniowej mierzymy ciśnienie gazu rężonego za każdym oniem rężania Srumień wody chłodzącej w każdym elemencie rężarki Do orządzenia bilanu energeycznego rężarki muimy określić ilość cieła odbieraną rzez czynnik chłodzący. Czynnikiem chłodzącym w rężarkach może być woda lub owierze. W rzyadku chłodzenia rężarek owierzem bilanu energeycznego rakycznie nie wykonuje ię ze względu na rudności z omiarem aramerów czynnika chłodzącego (rumienia owierza, jego emeraury i ciśnienia). Gdy czynnikiem chłodzącym je woda dość ławo zainalować rzeływomierz do omiaru rumienia w każdym iniejącym w rężarce obiegu chłodzącym. Srumień możemy mierzyć różnymi yami rzeływomierzy w zależności od średnicy rzewodów i wielkości rumienia Temeraura i ciśnienie wody chłodzącej Temeraurę mierzymy ermomerami a ciśnienie manomerami na doływie i odływie każdego obiegu chłodzącego rężarki. el 3

4 3. Badania i omiary 3.1. Badana rężarka Srężarka : y 3 JW 60; łokowa, rzycylindrowa, jednooniowa Silnik naędowy: y obroy n = 1410 obr/min wydajność objęościowa q v = 16 (26) m 3 /h ciśnienie nominalne ciśnienie obliczeniowe ojemność zbiornika roducen: rok rodukcji moc nominalna obroy naięcie, rąd zb = 6 am obl = 10 am V = 180 l ASPA Wrocław. SZJLe 24b, elekryczny, rójfazowy, aynchroniczny N el = 2,2 kw n = 1410 obr/min 380 V; 5,1 A wółczynnik mocy coφ = 0,8 rok rodukcji Na anowiku zabudowana je jednooniowa rężarka łokowa 3 JW 60. Je o rężarka rzycylindrowa chłodzona owierzem. Powierze do rężarki je obierane orzez filry zabudowane oddzielnie na każdym cylindrze, a łoczone je do zbiornika znajdującego ię od rężarką. Ry.1. Srężarka 3JW60 4

5 Srężarka Manomer Filr owierza Chłodnica M Termomer Zawór dławiący Dyza omiarowa Silnik Zbiornik ciśnieniowy Ry.2. Schema anowika omiarowego 3.2. Pomiar wielkości do orządzenia charakeryyk rężarki Wydajność (rumień owierza) qv Do określenia rumienia owierza zoała użya dyza Venuriego o aramerach D = 60 mm, d = 13,8 mm, kóra je zainalowana na wylocie ze zbiornika (Ry.2). W celu łumienia ulacji rzeływającego czynnika rężarka je wyoażona w zbiornik o ojemności 0,18 m 3. Wydajność rężarki je równa rumieniowi objęości mierzonemu za omocą zwężki, wedy gdy ciśnienie w zbiorniku będzie ałe 1m = con ( = 1) i nie wyęują zmiany adku ciśnienia na zwężce!!! Oiągnięcie akiego anu może rwać nawe 10 min. Sadek ciśnienia na zwężce Venuriego Δv je mierzone za omocą rzewornikiem różnicy ciśnień. Korzyając z wyycznych zawarych w normie PN-93/M-53950/01 obliczamy objęościowy rumień owierza rzeływającego rzez rężarkę (wydajność) w odnieieniu do aramerów owierza na aniu rężarki (,, ρ). Srumień owierza w rurociągu łocznym: q v d v d 1 D (m 3 /) Gęość gazu obliczamy ze wzoru: v T n n (kg/m 3 ) nt - ciśnienie bezwzględne na wlocie do zwężki Venuriego (ze względu na zamonowanie zwężki za zaworem dławiącym można rzyjąć, że ciśnienie v je równe ciśnieniu ooczenia o) - ciśnienie nayconej ary wodnej w emeraurze T n, Tn, ρn aramery owierza w warunkach normalnych φ wilgoność względna owierza Przeliczenie wydajności na aramery odnieienia (warunki na aniu): q v q v [m 3 /] ρ gęość owierza na aniu

6 Temeraura i ciśnienie (,,, ) Przyjmuje ię, że ciśnienie na aniu () odowiada ciśnieniu ooczenia (o). Ciśnienie manomeryczne na łoczeniu (1m) je mierzone za omocą manomeru rężyego z rurką Burdona. Ciśnienie bezwzględne na łoczeniu obliczamy ze wzoru: o 1 m [Pa] Przyjmuje ię, że emeraura na aniu () odowiada emeraurze ooczenia (o). Pomiar emeraury na łoczeniu rężarki () dokonujemy za omocą ermomeru rezyancyjnego P100 zainalowanego w zbiorniku Sręż (Π) Przyro ciśnienia całkowiego (Δc) c Moc elekryczna (Pel) Pomiar mocy elekrycznej wykonywany je za omocą waomierza cęgowego, kóry mierzy moc czynną na jednej fazie P1f. Obliczenie mocy elekrycznej ilnika: Pel 3 P1 f [W] Prędkość obroowa wału ilnika n Prędkość obroowa mierzy ię za omocą obroomierza oycznego, rzyawiając go do ołony wenylaora ilnika elekrycznego. 4. Przebieg omiarów Uruchamić rężarkę. Zamknąć zawór na wylocie ze zbiornika Z i zmierzyć cza naełniania zbiornika do warości ciśnienia, rzy kórym naąi amoczynne wyłączenie rężarki za omocą reoau. Zanoować warość ciśnienia rzy kórym naąi wyłączeni i onowne załączenie rężarki. Przy racującej rężarce uawić oień owarcia zaworu Z w akiej ozycji w, rzy kórej urzymuje ię ałe ciśnienie w zbiorniku i ały wyloowy rumień objęości (cza abilizacji aramerów może wnieść kilkanaście minu), Odczyać mierzone wielkości. Zmienić oień owarcia zaworu Z, ak żeby uzykać ciśnienie w zbiorniku o 20% niżze od orzedniego. Powórzyć omiary dla 5 warości ciśnienia w zbiorniku. 5. Oracowanie wyników omiarów - charakeryyki rężarki Wyniki omiarów i obliczeń można rzedawić w formie wykreów ilurujących zależności: 1 Π = f(qv) 2 Pel = f(qv) 3 ηiz = f(qv) n = con 6

7 Są o charakeryyki rzedawiające wielkości ekloaacyjne całej rężarki (qv, Π, Pel, ηi). Obliczenie owinny być wykonywanie rzy założeniu rężania izoermicznego (niemożliwego rakycznie do zrealizowania). W badanej rężarce emeraura w zbiorniku zwiękza ię w niewielkim zakreie w ounku do emeraury na aniu, w związku z czym założenie rężania izoermicznego je orawne. Dla rężania izoermicznego moc użyeczną je wyznaczana ze wzoru: c P uiz q [W] Srawność rężania izoermicznego całej rężarki: 6. Srawozdanie. v P iz P Srawozdanie owinno zawierać: 1. Sronę yułową. 2. Wę eoreyczny doyczący rężarek łokowych 3. Oi badanej rężarki, chema anowika omiarowego wraz z zaznaczonymi miejcami omiaru określonych wielkości. 4. Tabelę wyników omiarowych i obliczeń oraz wzory używane do obliczeń. 5. Charakeryyki rężarki łokowej. 6. Uwagi i wnioki. uiz el c 7

8 7. Kara omiarowa Tab.1. Wielkości mierzone. o =... Pa; o =... Pa; φ =... % L. Wielkość mierzona Jednoka Soień owarcia zaworu Z2 I II III IV V VI 1. kg/cm 2 2. kg/cm 2 3. n obr/min 4. o C 5. P1f kw 6. Δv Pa 7. qv m 3 /h Tab.2. Wielkości obliczane. L. Wielkość obliczana Jednoka 1. Δc MPa I II III IV V VI 2. Π - 3. qv m 3 / 4. Pel kw 5. Puiz kw 6. iz % Do rawozdania załączyć wykrey zależności: Π = f(qv); Pel = f(qv); ηiz = f(qv). 8