Ауа ағынының орындығы - Air flow bench

Әдеттегі ағындық схема

Ан ауа ағыны ішкі құрылғыны тексеруге арналған құрылғы аэродинамикалық қасиеттері қозғалтқыш компоненті және танысымен байланысты жел туннелі.

Ол, ең алдымен, сору және шығару порттарын сынау үшін қолданылады цилиндр бастары туралы ішкі жану қозғалтқыштары. Ол сондай-ақ ауа сүзгілері, карбюраторлар, коллекторлар немесе кез-келген газды ағызу үшін қажет кез-келген басқа бөліктердің ағынының мүмкіндіктерін тексеру үшін қолданылады. Ағындық стенд - бұл жоғары өнімділікті қозғалтқыш құрастырушылардың негізгі құралдарының бірі, және портинг цилиндрлердің бастары онсыз қатты соғылады немесе жіберілмейді.

Ағындық стенд ауа сорғысынан тұрады, а өлшеу элементі сияқты қысым мен температураны өлшейтін құралдар манометрлер және әр түрлі басқару элементтері. Сынақ бөлігі сорғымен және өлшеу элементімен сериялы түрде бекітіліп, ауа бүкіл жүйемен айдалады. Демек, өлшеуіш элементі арқылы өтетін барлық ауа сынақ бөлігі арқылы да өтеді. Есептегіш элемент арқылы өтетін көлем ағыны белгілі болғандықтан және сыналатын бөлік арқылы өтетін ағын бірдей болғандықтан, ол да белгілі. Ауаның тығыздығын есептеу үшін белгілі қысым мен температура мәліметтерін пайдаланып, ағынның көлеміне көбейту арқылы жаппай ағынды есептеуге болады.

Ауа сорғысы

The ауа сорғы қолданылған, қажетті қысыммен қажетті көлемді жеткізе алуы керек. Ағынды сынаудың көп бөлігі судың 10 және 28 дюймдік қысымында (2,5-тен 7-ге дейін) жүзеге асырылады килопаскаль ). Басқа сынақ қысымдары жұмыс істегенімен, нәтижелерді басқалардың жұмысымен салыстыру үшін түрлендіру керек еді. Әзірленген қысым сынау қысымын және өлшеу элементіндегі шығынды және барлық басқа жүйелік шығындарды есепке алуы керек. Есепке алу элементінің дәлдігі соғұрлым үлкен болады. Ағынның көлемі 100-ден 600-ге дейін минутына текше фут (0,05-тен 0,28-ге дейін м³ / с ) тексерілетін қозғалтқыштың көлеміне байланысты барлық қосымшаларға қызмет ете алады.

Қажетті қысым айырмашылығы мен ағын көлемін бере алатын сорғының кез-келген түрін пайдалануға болады. Көбінесе динамикалық-қысу қолданылады центрифугалық типті компрессор, ол көпшілікке таныс, шаңсорғыштарда қолданылады турбокомпрессорлар, бірақ көп сатылы осьтік ағынды компрессор көпшілігінде қолданылатын түрлерге ұқсас реактивті қозғалтқыштар, жұмыс істей алады, дегенмен қосымша шығындар мен күрделіліктерге қажеттілік аз болар еді, өйткені олар әдетте реактивті қозғалтқыш сияқты жоғары ағынды қажет етпейді, сонымен қатар олар аэродинамикалық кедергі күшімен шектелмейді - реактивті қозғалтқыштарда ауа ағынының тепе-теңдігін беретін центрифугалық компрессорға қарағанда тиімдірек осьтік компрессор. Сияқты орын ауыстырудың оң түрлері поршенді компрессорлар, немесе а. сияқты айналмалы типтер Тамырларды үрлеу сондай-ақ ауа ағынындағы пульсацияларды демпферлеу үшін қолайлы ережелермен бірге пайдалануға болады (бірақ басқа айналмалы типтер сияқты) қос бұранда компрессорлар сығылған сұйықтықтың тұрақты жеткізілімін қамтамасыз етуге қабілетті). Бір желдеткіш қалақтың қысым коэффициенті тым төмен және оны пайдалану мүмкін емес.

Есептеу элементі

Есептеу элементінің бірнеше мүмкін түрлері бар. Ағындық орындықтар әдетте үш түрдің бірін қолданады: саңылау табақшасы, вентури метрі және питот / статикалық түтік, олардың барлығы ұқсас дәлдікті қамтамасыз етеді. Коммерциялық машиналардың көпшілігі саңылау табақшаларын қарапайым құрылысына және бірнеше ағын диапазондарын қамтамасыз етуге ыңғайлылығына байланысты пайдаланады. Вентури тиімділіктің айтарлықтай жақсаруын ұсынғанымен, оның құны жоғары.

Аспаптар

Ауа ағынының шарттары екі жерде, сынақ бөлігі мен өлшеу элементі бойынша өлшенуі керек. Сынақ бөлігіндегі қысым айырмашылығы тестілерді бірінен екіншісіне стандарттауға мүмкіндік береді. Есептеу элементі бойынша қысым бүкіл жүйенің нақты ағынын есептеуге мүмкіндік береді.

Сынақ бөлігіндегі қысым әдетте a-мен өлшенеді U түтігі манометр ал сезімталдық пен дәлдікті жоғарылату үшін өлшеу элементіндегі қысым айырмасы көлбеу манометрмен өлшенеді. Әр манометрдің бір ұшы тиісті пленум камерасына, ал екіншісі атмосфераға ашық.

Әдетте барлық ағындық манометрлер судың дюймімен өлшенеді, бірақ көлбеу манометр шкаласы әдетте ауыстырылады логарифмдік шкала ағынды есептеуді жеңілдететін таңдалған өлшеу элементінің жалпы ағынының пайыздық мөлшерлемесін оқу.

Температураны да ескеру керек, өйткені ауа сорғысы оның ішіндегі ауаны аз қыздырады және оның ағынын төмендетіп, тұтқыр етеді. Бұл айырмашылықты түзету керек. Температура сынауық пленумында және өлшеу элементі пленумында өлшенеді. Содан кейін ағынды есептеу кезінде түзету коэффициенттері қолданылады. Ағынды стендтің кейбір конструкциялары ауа сорғысын өлшеу элементінен кейін орналастырады, сондықтан ауа сорғымен қыздыру онша алаңдаушылық туғызбайды.

Порттағы ағынның жергілікті жағдайларын зерттеуге арналған қолмен зондтарды қолдануға қосымша манометрлер орнатуға болады.

Деректер ағыны

Ауа ағынының стенді a сипаттамалары туралы көптеген мәліметтер бере алады цилиндр басы немесе кез-келген бөлігі сыналған. Негізгі қызығушылықтың нәтижесі - бұл ағын. Бұл белгілі бір уақытта порт арқылы өтетін ауа көлемі. Минутына текше фут немесе секундына / минутына текше метрмен көрсетілген.

Клапанды көтеру нақты өлшем түрінде ондық дюйммен немесе мм арқылы көрсетілуі мүмкін. Оны сипаттамалық диаметр мен көтергіштің арақатынасы ретінде де көрсетуге болады L/Д.. Көбінесе клапанның бас диаметрі қолданылады. Әдетте қозғалтқыштарда ан L/Д. қатынасы 0-ден максимум 0,35-ке дейін. Мысалы, диаметрі 1 дюймдік (25 мм) клапан ең көбі 0,350 дюймге дейін көтерілетін болады. Ағынды сынау кезінде клапан орнатылады L/Д. 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 және оқылымдар дәйекті түрде алынады. Бұл порттардың тиімділігін басқа клапан өлшемдерімен салыстыруға мүмкіндік береді, өйткені клапан көтергіш абсолютті емес, пропорционалды. Басқалардың сынақтарымен салыстыру үшін көтергішті анықтау үшін қолданылатын диаметр бірдей болуы керек.

Ағын коэффициенттері сыналатын бөліктің нақты ағыны мен идеалдың теориялық ағынымен салыстыру арқылы анықталады саңылау тең аудан. Сонымен ағын коэффициенті тиімділіктің жақын өлшемі болуы керек. Бұл дәл болуы мүмкін емес, өйткені L/Д. арнаның нақты минималды өлшемін көрсетпейді.

Сұйықтықтың қалай ағатынын көрсететін нақты саңылау табақша
Нақты ағындардың тиімділігін салыстыру үшін стандарт ретінде қолданылатын мінсіз ағынды көрсететін теориялық саңылау табақша

0,59 ағын коэффициенті бар саңылау, оның 59% ауданымен немесе 59% -мен бірдей саңылаулардың ағынының 59% -ымен мінсіз саңылаумен бірдей сұйықтық ағады (көрсетілген типтегі саңылаулар табақшалары коэффициентке ие болады) құрылыстың дәл бөлшектеріне және қоршаған қондырғыға байланысты 0,58 мен 0,62 аралығында).[1]

Клапан / порт коэффициенті өлшемді емес және порттың тән физикалық аймағын көбейту және көлем ағынының сандарымен көбейту және нәтижені сол ауданның идеалды саңылауымен салыстыру арқылы алынады. Дәл осы жерде ауа ағынының стендтік нормалары сұйықтық динамикасынан немесе жалпы аэродинамикадан ерекшеленеді. Коэффициент ішкі клапан отырғышының диаметріне, сыртқы клапан басының диаметріне, порт жұлдыру аймағына немесе клапанның ашық перде аймағына негізделуі мүмкін. Осы әдістердің әрқайсысы белгілі бір мақсат үшін жарамды, бірақ олардың ешқайсысы қарастырылатын клапан / порт үшін минималды шынайы аумақты білдірмейді және әрқайсысы әр түрлі ағын коэффициентіне әкеледі. Әр түрлі клапандар көтергіштеріндегі минималды ауданды өлшеудің үлкен қиындықтары мұны сипаттамалық өлшем ретінде қолдануға жол бермейді. Бұл көтеру циклі бойындағы минималды алаңның пішіні мен орналасуын өзгертуіне байланысты. Осы стандартталмағандықтан, порт ағынының коэффициенттері ағын жолындағы нақты минималды алаңға негізделген «шын» ағын коэффициенттері емес. Таңдаудың қай әдісі мәліметтер үшін қандай қолдануға арналғанына байланысты. Қозғалтқышты модельдеу қосымшаларының әрқайсысы өз ерекшеліктерін талап етеді. Егер нәтижені басқалардың жұмысымен салыстыру керек болса, онда сол әдісті таңдау керек еді.

Ағын коэффициенттерін анықтау үшін қолданылатын әртүрлі сипаттамалық өлшемдер

Қосымша аспаптарды қолдану арқылы (манометрлер мен зондтар) порт арқылы егжей-тегжейлі ағынды зондтармен порт ішіндегі бірнеше нүктелерді өлшеу арқылы бейнелеуге болады. Осы құралдарды пайдалана отырып, порттағы жылдамдық профилін салыстыруға болады, бұл порттың не істеп жатқанын және оны жақсарту үшін не істеуге болатындығын білуге ​​мүмкіндік береді.

Минутадағы немесе секундтағы жаппай ағын аз қызығушылық тудырады, өйткені сынақ оған әсер ететін қозғалтқыш емес. Бұл берілген уақыт ішінде порт арқылы өтетін ауаның салмағы. Минут / сағатына фунтпен немесе секундына / минутына килограммен көрсетілген. Бұқаралық ағын тығыздықты түзету қолданылатын көлемдік ағын нәтижесінен алынады.

Ағындық стендте жиналған ақпаратпен қозғалтқыштың қуат қисығы мен жүйенің динамикасын әр түрлі формулаларды қолдану арқылы шамамен бағалауға болады. Қозғалтқышты дәл модельдеу бағдарламалық жасақтамасы пайда болған кезде, тренажер үшін қозғалтқыш моделін құру үшін ағындық деректерді пайдалану әлдеқайда пайдалы болады.

Ауа жылдамдығын анықтау ағынды сынаудың пайдалы бөлігі болып табылады. Ол келесідей есептеледі:

Ағылшын бірліктерінің бір жиынтығы үшін

Қайда:

V, жылдамдығы минутына
H, сыналатын қысым манометрімен өлшенген судың дюймдегі сынауықтағы қысымның төмендеуі
г., ауа тығыздығы текше фут үшін фунтпен (Стандартты жағдайда бір текше футқа 0,075 фунт)[2]

Үшін SI бірлік

Қайда:

V, жылдамдығы секундына метрмен
H, сыналатын қысым манометрімен өлшенген паскальдағы сынақ бөлігі бойынша қысымның төмендеуі
г., ауа тығыздығы текше метрге килограмммен (Стандартты жағдайда текше метріне 1,20 килограмм)

Бұл ағын жолындағы, минималды ауданның учаскесінде немесе оған жақын жерде ауаның ең жоғары жылдамдығын білдіреді (мысалы, L / D төмен мәндеріндегі клапанның орындығы арқылы).

Жылдамдықты есептеп болғаннан кейін, көлемді жылдамдықты оның ағын коэффициентіне қарағанда саңылау аймағына көбейту арқылы есептеуге болады.

Шектеулер

Ағындық қозғалтқыш қозғалтқыштың нақты жұмысымен тығыз байланысты емес, бірақ ағынды деректерді беруге қабілетті. Айырмашылыққа ықпал ететін бірқатар шектеуші факторлар бар.

Динамикалық ағынмен тұрақты күй ағыны

Ағындық стенд қысымның тұрақты айырмашылығы кезінде порттарды тексереді, ал нақты қозғалтқышта қысымның айырмашылығы бүкіл циклде өзгеріп отырады. Ағынды сынауда болатын нақты ағын жағдайлары, егер нақты жұмыс істеп тұрған қозғалтқышта болса, тез жүреді. Қозғалтқыштардың жұмыс істеуі ауаның ағынды стендтің тұрақты ағынынан гөрі күшті толқындармен ағуына әкеледі. Отынның / ауа бағанының бұл үдеуі / тежелуі ағынды сынауларда ескерілмеген эффектілерді тудырады.

Қозғалтқышты модельдеу бағдарламасында болжанған қозғалтқыштың нақты қысымымен ағындық сынау қысымын салыстыру

Қозғалтқышты модельдеу бағдарламасымен құрылған бұл графикте жұмыс істеп тұрған қозғалтқыштағы қысымның ағындық стендтің тұрақты сынау қысымымен қаншалықты өзгеретіндігі көрсетілген.

(Ескерту, графикте, бұл жағдайда, қабылдау клапаны ашылған кезде цилиндрдің қысымы атмосферадан жоғары болады (шамамен 50% жоғары немесе 1,5 бар немесе 150 кПа). Бұл себеп болады кері цилиндрдегі қысым порттардың қысымынан төмен түскенше қабылдау портына ағыңыз).

Қысым дифференциалды

Порт коэффициенті мүмкін өзгеруіне байланысты қысымның әртүрлі дифференциалдарында біршама өзгереді Рейнольдс нөмірі мүмкін жоғалтуға әкелетін режим динамикалық ұқсастық. Ағындық сынау қысымы әдетте 10-нан 28 дюймға дейінгі су деңгейінде (2,5-тен 7 кПа) жүргізіледі, ал нақты қозғалтқыш 190 дюйм судың (47 кПа) қысым айырмашылығын көруі мүмкін.

Ауа тек аралас газ бен отынның тұман ағынына қарсы

Ағындық стенд тек ауаны пайдаланады, ал нақты қозғалтқыш әдетте жанармай тамшылары мен отын буымен араласқан ауаны пайдаланады, бұл айтарлықтай өзгеше. Порт-жүгіргіш арқылы өтетін буландырғыш отын жүгіргіш бойындағы ауа ағынының температурасын төмендетуге және газ қосуға әсер етеді және шығыс ағынының жылдамдығын порт жүгірушісіне кіретін ағыннан сәл жоғары етеді. Құрғақ ауа ұңғымасымен ағатын порт тек жанармай тамшыларының суспензиядан құлап кетуіне әкелуі мүмкін, бұл тек ағын сандарымен көрсетілмейді.

Жаппай ағын және қарсы жылдамдық

Ірі порттар мен клапандар ағындық стендте жоғары ағындарды көрсете алады, бірақ жылдамдықты нақты қозғалтқыштың газ динамикасы бұзылғанға дейін төмендетуге болады. Шамадан тыс ірі порттар жанармайдың түсуіне ықпал етеді.

Біркелкі жоғары температураға қарсы бөлме температурасы

Жұмыс істеп тұрған қозғалтқыш бөлме температурасынан әлдеқайда ыстық және жүйенің әртүрлі бөліктеріндегі температура әр түрлі болады. Бұл қозғалтқыштағы ағымға, жанармайдың әсеріне, сондай-ақ қозғалтқыштағы динамикалық толқын әсеріне әсер етеді.

Физикалық және механикалық айырмашылықтар

Поршеньдің жақындығы, пішіні мен қозғалысы, сондай-ақ клапанның өзі қозғалтқыштағы ағынның жағдайын айтарлықтай өзгертеді, ол ағындық сынауларда жоқ.

Шығарылатын порт шарттары

Ағындық стендте имитацияланған ағынның нақты пайдаланылған порттағы ағынмен ұқсастығы жоқ. Мұнда ағындық стендтерде өлшенген коэффициенттер де дұрыс емес. Бұл өте жоғары және кең қысым мен температураға байланысты. Жоғарыдағы графиктен порттағы қысым 2,5-ке жететіндігін көруге болады бар (250 кПа ), ал цилиндрдің ашылуындағы қысымы 6 бар (600 кПа) және одан да көп. Бұл 0,06 бар (6 кПа) әдеттегі ағындық стендтің мүмкіндіктерінен бірнеше есе көп.

Нақты пайдаланылған порттағы ағын оңай дыбыс шығаруы мүмкін, олар тұншыққан ағынмен, тіпті аудандардағы дыбыстан жоғары ағынмен де жүреді. Өте жоғары температура газдың тұтқырлығын жоғарылатады, осының бәрі Рейнольдс санын күрт өзгертеді.

Жоғарыда айтылғандарға төменгі ағыс элементтерінің шығатын порт ағынына тигізетін терең әсері қосылды. Судың қабылдау бөлігінде орналасқан ағынды элементтерден әлдеқайда көп.

Шығарылатын порттың мөлшері мен ағыны туралы түсініксіз деп санауға болады, бірақ оңтайлы өнімділікке базалық сызық құрған кезде қолданылатын кейбір нұсқаулар бар. Бұл базалық сызық, әрине, а динамометр.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Сұйықтық механикасының негіздері 4-ші Эд Мунсон Янг-Уайл P514-515
  2. ^ Dwyer әуе жылдамдығы туралы нұсқаулық

Сыртқы сілтемелер