книги / Методы исследования центробежных компрессорных машин

должны быть возможно более тонкими. Минимальная их толщина ограничена условиями механической прочности.

В гильзу заливается турбинное масло так, чтобы оно закры­ вало только головку термометра. Рекомендуется погружать гильзу в поток не менее чем на 200 мм, при этом конец гильзы должен находиться в центре потока. Если это условие невыполнимо из-за малого диаметра трубопровода, то гильзу следует устанавливать наклонно навстречу пото­ ку, в коленах — по оси трубы также навстречу потоку (рис. 61).

Установка термометра без гильзы позволяет по­ лучить температуру газа несколько более точно. При такой установке нель­ зя забывать об уплотнении термометра, что может быть достигнуто примене­ нием того или иного типа сальника. Такое уплотне­ ние должно обеспечивать и закрепление термометра. Установка термометра без гильзы снижает инерцион­ ность прибора и облегчает вычисление поправки на выступающий столбик.

При установке в разрезной гильзе термометр не теряет кон­ такта с потоком. Такие гильзы применяются для удобства эксплуа­ тации термометра. Для защиты верхней части термометра от по­ вреждений можно использовать защитные гильзы с прорезями для снятия отсчета.

При соблюдении всех требований установки ртутного термо­ метра и введении поправок суммарная максимальная погрешность составляет 0,2° С (без учета разницы между измеренной и полной температурой). Практически ртутные термометры следует приме­ нять для снятия интегральных характеристик ц. к., их секций и ступеней и устанавливать во всасывающем и нагнетательном тру­ бопроводах достаточно большого диаметра.

Отечественной промышленностью выпускаются ртутные термо­ метры с ценой деления 0,1° С со следующими пределами измере­ ния температур в °С по ГОСТу 215—57: - 3 0 —+20; 0 — 50; 50 — -5-100; 100-150; 150-200; 200-250; 250-300; 300-350. Длина термометра 530 мм, диаметр оболочки 11 мм.

Термопары могут быть различных конструкций. Экранирован­ ная Г-образная термопара, применяемая в ЛПИ (рис. 62), нечув­

ствительна к углам скоса потока ± 12° в любой плоскости [32]. По­ ток, набегающий на головку 1 термопары, попадая в приемное отверстие 2, частично тормозится. Для обеспечения небольшого конвективного теплопритока к спаю 3 в головке просверлено несколько боковых отверстий 4 для выхода газа, причем их сум­ марное сечение значительно меньше, чем сечение приемного от­ верстия. Горячий спай и вся токопроводящая система надежно защищены от механических воздействий. Кроме того, обеспе­ чены надежная электроизоляция проводов и экранирование спая от лучевых воздействий.

Тарировочная кривая этой термопары приведена на рис. 63. При М ^ 0,45 величина коэффициента восстановления практи-

Рис. 63. Тарировочная кривая экранированной Г-образной термопары

чески не меняется с изменением числа М. Это, безусловно, является достоинством конструкции. Однако у термопары есть существен­ ный недостаток — при работе в среде недостаточно чистого газа боковые отверстия 4 могут засориться, изменятся условия тепло­ обмена и характеристика термопары. Это может внести дополни­ тельную погрешность.

Исследования ЛПИ показали, что при измерении температуры газового потока особенно вблизи стенок канала имеет место кон­ тактный перенос тепла от стенки по корпусу экранированной тер­

сится на спай и искажает показания термопары. Для устранения этих влияний следует надежно теплоизолировать термопару от стенок втулками из нетеплопроводного материала.

Этих недостатков лишена конструкция термопары с открытым спаем (рис. 64), нечувствительная к углам скоса потока. Здесь сведена до минимума возможность переноса тепла через корпус термопары. Кроме того, термопара с открытым спаем предельно проста в изготовлении и имеет очень малые габариты. Основной недостаток этого решения — незащищенный спай и, как следствие этого, недостаточная механическая прочность и возможность лучистого теплообмена.

Практика проведения испытаний ц. к. показала, что термо­ пары, изображенные на рис. 62 и 64, наиболее целесообразно при-

0S

0tf-

менять для измерения полей температур в узких каналах. На рис. 65 приведено поле температур за рабочим колесом ц. к. по ширине диффузора, снятое экранированной Г-образной термо­

парой.

Применяются также и другие конструкции термопар, как, напри­ мер, представленная на рис. 66 экранированная термопара с конфузором. Она обладает повышен­ ной нечувствительностью к углам скоса потока [56].

Многоточечная термопара с конфузором (рис. 67) позволяет одно­

пары — большое загромождение потока и сложность изготовле­ ния [56].

То обстоятельство, что термо­ пара позволяет измерять разность температур холодного и горячего спаев, может быть с успехом ис­ пользовано при снятии интеграль­ ных характеристик ступени, так как для расчета внутреннего на­ пора ht необходимо знать только разность температур на входе и выходе ступени АТ. Для этого термозонд с горячим спаем поме­ щается в сечении 0’—0' (или К —К) у

атермозонд с холодным спаем —

всечении 0—0 (рис. 68, а). При

ния, если разностью между измеренной и заторможенной темпе­

диометрический мост, снабженный переключателем, может быть использован для измерения термо-э. д. с. нескольких термопар.

Термопары, как известно, измеряют не абсолютную темпера­ туру, а только разность температур холодного и горячего спаев, поэтому точность определения температуры зависит и от точности задания температуры холодного спая. Холодный спай должен на­ ходиться в среде тающего льда при 0° С. Большое влияние на тем­ пературу холодного спая оказывают теплопритоки от окружающих предметов, поэтому теплоизоляции холодных спаев следует уде­ лить особое внимание, для чего их помещают в сосуды Дюара.

Сосуд Дюара закрывают толстой корковой пробкой, снабжен­ ной уплотненными выводами для проводов. Для устранения посторонних влияний спаи располагают в пробирке с трансформа­ торным маслом. Внутреннее пространство между пробиркой и со­ судом заполняют измельченным льдом из дистиллированной воды и заливают дистиллятом.

Точка таяния льда удобна потому, что влияние различных факторов на ее температуру незначительно. Если, например, примеси воды не ощутимы на вкус, отклонение температуры таяния не превышает 0,2°. Однако для точных измерений реко­ мендуется использовать дистиллированную воду.

Контроль температуры холодных спаев необходимо произво­ дить перед началом и после окончания испытаний. В тех случаях, когда в один сосуд Дюара помещается несколько холодных спаев следует обратить особое внимание на их гидроизоляцию.

Правильный выбор и эксплуатация измерительных приборов и соблюдение требований размещения холодных спаев и установки термопар позволяют получить суммарную абсолютную погреш­ ность в пределах ±0,2°.

Проволочные термометры сопротивления могут быть выпол­ нены в виде решетки (рис. 69) или в виде катушки. Наиболее широ­ кое распространение получили решетчатые термометры сопро­

обдувания тонких проволочек потоком газа. Монтаж и градуировка термометров сопротивления сложны и неудобны.

Схемы термисторов — полупроводниковых термометров со­ противления изображены на рис. 70. Наиболее характерной отли­ чительной чертой термисторов является зависи­ мость сопротивления от температуры по экспонен­

циальному закону

в

R — A e T ,

где Л, В — постоянные.

чувствительный

элемент

Температурный коэффициент термистора также является функциеи температуры: а = — в .

Таким образом, термисторы, теряя важное достоинство про­ волочных термометров сопротивления — измерение средней тем­ пературы по сечению, приобретают существенный недостаток — нелинейность характеристики. Следует учесть, что характеристики термисторов вследствие старения полупроводников меняются во времени, что вызывает необходимость их периодической тарировки. Эти недостатки термисторов в значительной степени ограничи­ вают их применение.

Определение сопротивлений наиболее точно производится компенсационным методом. Использовать можно те же потенцио­ метрические мосты, что и для измерения термо-э. д. с.

Для градуировки термопар и термометров сопротивления ис­ пользуется термостат (рис. 71).

При помощи нагревательного элемента 3 трансформаторное масло 5 нагревается до определенной величины и одновременно

6

производится измерение температуры по образцовому термо­ метру 7 и показаниям градуируемого термоприемника 6. Для устранения погрешности градуировки вследствие различной инер­ ционности образцового термометра и градуируемого термоприем­ ника производят измерения также при последовательном охлажде­ нии масла. По полученным данным строят график зависимости термо-э. д. с. (или сопротивления) от температуры.

Для экспериментального определения коэффициента восста­ новления термоприемника, т. е. для его тарирования, исполь­ зуется аэродинамическая труба, схема которой представлена на рис. 72.

Воздух поступает из компрессора в камеру 1 предварительно подогретым. Для устранения влияния конвективного теплообмена камера расположена вертикально. В верхней части камеры имеется плавный переход в сопло. В камере размещены образцо­ вый эталонный термоприемник 8 и трубка полного давления 7. Тарируемый термоприемник 6 располагается на выходе из сопла.

Поскольку скорость газа в камере незначительна, то отличием температуры образцового термоприемника от полной температуры потока можно пренебречь. Следствием небольшой скорости потока в камере являются пренебрежимо малые потери на трение; следо­ вательно, полное давление на выходе из сопла можно считать рав­ ным полному давлению в камере.

Теплоизоляция камеры ограничивает теплопередачу, поэтому температура торможения на выходе из сопла практически равна температуре торможения в камере.

По величинам термо-э. д. с. образцового и тарируемого термо­ приемников коэффициент восстановления г определяется из соот­

слах М, строят зависимость г в функции от М — график тарирова­ ния термоприемника. График тарирования экранированной термо­ пары приведен на рис. 63.

ные термометры с ценой деления 0,1° С.

При снятии полей температур в каналах с достаточно малыми проходными сечениями измерения температур следует произво­ дить экранированными термопарами или же термопарами с от­ крытым спаем (см. рис. 62 и 64).

При невозможности по тем или иным причинам снять темпера­ турные поля термопарами в сечениях с большими градиентами температуры для определения интегральных величин можно ис­

в неподвижных элементах проточной части ц. к. при общепринятой методике измерений требует минимум двух степеней свободы для