Испытательная станция турбовинтовых двигателей ТВ3–117 ВМА–СБМ1 серийного производства (стр. 7 из 23)
- мощная струя выхлопа предполагает наличие защитной зоны и отбойника;
- токсичные продукты выхлопа плохо рассеиваются и создают угрозу здоровью людей;
- требуется наличие значительной санитарной зоны за выхлопом, что не позволяет размещать другие производственные объекты и приводит к нерациональному использованию производственных площадей.
2. С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями или Г-образный стенд.
Достоинства:
- экономия производственных площадей;
- струя выхлопа направлена вверх;
- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются более интенсивно на высоте, что снижает уровень ПДК;
- основной шумовой фон направлен вверх и представляет меньшую угрозу здоровью персонала;
- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- затруднено регламентное обслуживание бокса.
3. С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями или Г-образный стенд.
Достоинства:
- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;
- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;
- экономия производственных площадей;
- основной шумовой фонд отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- необходимо оборудование для разворота воздушного потока или специальное строительное решение этого вопроса;
- затруднено регламентное обслуживание.
4. С вертикальной входной и выходной частями или П-образный стенд.
Достоинства:
- воздушный поток менее загрязнен, т.к. забор его осуществляется на высоте от земли;
- меньшая вероятность попадания посторонних предметов в ГВТ ГГ;
- экономия производственных площадей;
- основной шумовой фон отражен вверх и не создает угрозы здоровью людей;
- токсичные продукты сгорания топлива рассеиваются на высоте, что снижает уровень ПРД;
- допустима санитарная зона с общепромышленными параметрами.
Недостатки:
- конструктивно более сложный и дорогостоящий;
- затруднено регламентное обслуживание бокса.
а) С горизонтальной входной и выходной частями (прямоточный стенд).
б) С горизонтальной входной и вертикальной выходной частями
(Г-образный стенд).
1. Шторные ворота.
2. Щиты шумоглушения на входе.
3. Бокс.
4. Испытуемый двигатель.
5. Вертикальная шахта выхлопа.
6. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.
) С вертикальной входной и горизонтальной выходной частями
(Г-образный стенд).
1. Щиты шумоглушения на входе.
2. Жалюзи.
3. Направляющие лопатки.
4. Бокс.
5. Испытуемый двигатель.
6. Щиты шумоглушения на выходе.
7. Отбойная сетка
г) С вертикальной входной и выходной частями (П-образный стенд).
1. Щиты шумоглушения на входе.
2. Жалюзи.
3. Направляющие лопатки
4. Бокс.
5. Испытуемый двигатель.
6. Вертикальная шахта выхлопа.
7. Щиты шумоглушения с адсорбирующими веществами.
Для выхлопной части бокса следует считать лучшим горизонтальное расположение, так как оно позволят осуществить шумоглушение с меньшими строительными затратами, а отсутствие поворотов на пути движения газа снижает противодавление выхлопа. Однако бокс при этом требует большой строительной площади, а отработанные газы хуже рассеиваются. Поэтому, несмотря на удорожание строительства, выхлопную часть нередко делают вертикальной.
Для всасывающей шахты лучше вертикальное расположение, обеспечивающее подачу более чистого воздуха (без песка и пыли) особенно при ветре. Г-образные боксы облегчают строительную компоновку нескольких боксов с помещениями вспомогательных служб.
Шумоглушение во всасывающей и выхлопной частях бокса осуществляются с помощью пористых материалов. Во всасывающей части применяются мягкие (часто органические) материалы частицы которых в случае попадания в двигатель не повреждают его проточную часть. На выхлопе, где газы имеют высокую температуру, используют пористую керамическую крошку, стекловолокно и минеральную шерсть.
Проходные площади частей бокса определяются исходя из допустимых потерь давления на входе (до 100-150 мм. вод. ст.) и выходе (до 200-300 мм.вод.ст.) и скорости обдува двигателя (до 10 м/с). Большие скорости воздуха в центральной части бокса могут вызвать ощутимую неравномерность распределения статических давлений по внешнему контуру двигателя, что приведет к появлению дополнительных аэродинамических сил и, как следствие, к ошибкам измерения силы тяги.
Если размеры бокса оказываются малы и не позволяют создать требуемые скорости обдува двигателя, то определяются поправки на измерение силы тяги. У одного и того же экземпляра двигателя снимается дроссельная характеристика в боксах малого и нормального размеров, где заведомо пренебречь влиянием обдува на силу тяги двигателя, полученные в разных боксах, при одинаковых приведенных частотах вращения.
Расход воздуха через помещение складывается из расхода через двигатель и расхода, эжектируемого реактивной струей. Для обеспечения оптимального расхода эжектируемого воздуха, достаточного для снижения температуры выхлопных газов и не вызывающего в измерении силы тяги, выхлопную струю заключают в эжекторную трубу, размеры которой определяются из теории турбулентных струй так, чтобы на высокотемпературных режимах работы двигателя температура газов в районе глушителей не превосходила максимально допустимую по жаропрочности конструкционных шумоглушащих материалов 300-350 град\цельс.
Испытуемый двигатель монтируется на силоизмерительном устройстве, установленном на железобетонном фундаменте, чтобы колебания, вызванные работой двигателя, не передавались стенам бокса, фундамент станка устанавливают на вибропоглощающую подушку, от строительных конструкций, а его глубина залегания выбирается большей, чем стен.
Расположение двигателя в боксе над уровнем пола обычно делают приподнятым (приблизительно на 2м). Это устраняет попадание в двигатель пыли с пола и облегчает обслуживание испытательного оборудования.
5/ Выбор и обоснование типа и конструкции испытательного бокса
Данная испытательная станция размещается в центре города, поблизости находятся жилые комплексы, природные условия нормальные, по этому выбираем П-образную конструкцию испытательного стенда.
6/ Аэродинамический расчет бокса
Расчет бокса ведется для определения скоростей газового потока в сечениях бокса.
Полученные результаты сравнивают со скоростями, необходимыми для обеспечения ламинарности потока. И на основании этих сравнений делается заключение о возможности использования этого бокса для данного типа двигателя. Разрезы бокса показаны на рисунке 2.1-на входе, 2-перед двигателем, 3-возле двигателя, 4-за двигателем, 5-на выходе
-в шахте входа - F1=7.4 x 7.25=53.65м²;
-перед двигателем - F2=7.7 x 7.15=55.06м²;
-возле двигателя - F3=F2=55.06м²;
-в шахте вихлопа - F4=3.14 x 2.295²/4=4.13м²;
F5=5.8 x 5.8=33.64м².
Начальные данные для аэродинамичного расчета:
максимальный расход воздуха двигателя Gдв=9 кг/сек;
плотность воздуха rп=1.1 кг/м³;
плотность выхлопных газов rг=1.4 кг/м³.
6.1Нахождение площади разреза бокса
Нахождение площади разреза в шахте входа:
; 
м²Нахождение площади разреза перед двигателем:
; 
м²Нахождение площади разреза возле двигателя:
; 
м²Нахождение площади разреза в шахте вихлопа:
Скорость потока в шахте вихлопа обозначается в наименьшем разрезе шахты:
м² 
м²Так как площадь S4 меньше, чем площадь S5, то скорость потока необходимо определять в площади S4.
6.2 Нахождение расхода воздуха и газа в площадях разреза бокса
Нахождение расхода воздуха в шахте входа:
где Gеж – часть воздуха, которая засасуется эжектором в шахту вихлопа;
Gдв. – расход воздуха двигателем
кг/сек. 
кг/секНахождение расхода воздуха перед двигателем:
кг/секНахождение расхода воздуха возле двигателя:
кг/сек