б) Измерение давления
Измерение давления движущегося газового потока основано на обобщенном уравнении Даниэля Бернулли (1700-1782), швейцарского физика, разработавшего это уравнение в 1738 году:
которое показывает, что подведенная извне работа Lвн идет на совершение политропной работы
изменение кинетической энергии и на преодоление трения.
Для приемника давления, находящегося в потоке несжимаемой жидкости (ρ = const) при отсутствии притока извне механической энергии (Lвн = 0) и трения (Lr = 0), уравнение (1.3) приобретает вид:
где 1р* — давление заторможенного потока или полное давление, или давление, которое испытывает плоское твердое тело, поставленное перпендикулярно вектору скорости (на поверхности которого с = 0); р1 — статическое давление или давление среды, действующее на стенку тела, движущегося вместе с потоком, или давление на неподвижную стенку, расположенную параллельно вектору скорости; ρ — плотность жидкости.
При малых скоростях движения газа (М ≤ 4.0…0.45) сжимаемость его можно не учитывать и рассматривать плотность, как величину постоянную (ρ = const) или как функцию одной температуры. Тогда уравнение (1.4) можно записать в виде:
Уравнение (1.5) характеризует движение струйки, тормозящейся в критической точке тела, в которой скорость равна нулю. Выражение
называется динамическим давлением или скоростным напором. Оно характеризует давление, которое способен создать поток газа благодаря энергии своего движения.
Для измерения общего давления ресивер должен быть установлен в критической точке и подключен к регистрирующему устройству (манометру). Простейшим приемником при полном давлении может быть цилиндрическая трубка, изогнутая под углом, вставленная в поток таким образом, что ее короткий локоть параллелен направлению потока, а приемное отверстие направлено навстречу потоку (рис. 1.3).
Труба в расходе замедляет поток газа вблизи трубы. Но есть и другие, или хотя бы один ток, перекрывающий в направлении течения ось трубы, которая замедляется с нулевой скоростью (труба Пито-Прантля была изобретена в 1732 году), а ее напор с большой скоростью преобразуется в давление.
Комбинированные приемники давления часто используются для уменьшения перегрузки потока (рис. 2.1), что позволяет измерять как статическое давление, так и полное давление.
Для измерения давления через расход используются приемные «кулачки», которые являются различными идентичными рецепторами давления. Установка на неподвижные элементы, такие как лопасти, направляющие и сопла, сопла камеры сгорания и т. д., значительное уменьшение искажения потока.
В то же время турбинный двигатель характеризуется неравномерным полем температуры и давления на протяжении всего хода. В некоторых случаях нерегулярный температурный диапазон турбины составляет 300 °С и более. В этом случае измерение осуществляется путем установки большого количества термопар или с помощью коронки, к которой присоединен теплоизмерительный орган.
Рис. 1.3. Схема приемника для измерения статического (а) и полного давлений и характеристики (б)
Ремонт турбин