CS248182B1

CS248182B1 - Aerodynamic calibration track

Info

Publication number: CS248182B1
Application number: CS541984A
Authority: CS
Inventors: Vratislav Andera; Hana Legnerova
Original assignee: Vratislav Andera; Hana Legnerova
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Aerodynamická cejchovni trat, jejíž ohybové koleno je sestaveno nejméně ze dvou segmentů, mezi nimiž je uložen mezisegment opatřený lopatkovou mříží. Mříž je sestavena z usměrňovačích lopatek uspořádaných napříč kolena. Vzájemná rozteč se k vnějšímu obvodu plynule aritmetickou řadou zvětšuje. Poměr střední poměrné rozteče lopatek lopatkové mříže ku poměrné vzdálenosti kolena od expanzní dýzy je konstantní v rozmezí intervalu 0,03 až 0,04. Lopatková mříž je rozdělena alespoň do dvou sekcí, obsahujících každá rozměrově stejné lopatky. Každá sousední vnější sekce má vůči sousední vnitřní sekci větší tětivu lopatkového oblouku a větší poloměr zakřivení. Hrany lopatek všech sekcí vyústující do uklidňovacího potrubí leží v téže rovině.Aerodynamic track calibration station, the bending elbow of which is composed of at least two segments, between which an intermediate segment equipped with a blade grid is placed. The grid is composed of guide vanes arranged across the elbow. The mutual spacing increases continuously in an arithmetic series towards the outer circumference. The ratio of the mean relative spacing of the blades of the blade grid to the relative distance of the elbow from the expansion nozzle is constant within the interval 0.03 to 0.04. The blade grid is divided into at least two sections, each containing blades of the same dimensions. Each adjacent outer section has a larger chord of the blade arc and a larger radius of curvature compared to the adjacent inner section. The edges of the blades of all sections leading into the stilling duct lie in the same plane.

Description

Vynález se týká provedení aerodynamické cejchovaoí tratě určené k cejchování rychlostních a teplotních sond a také k aerodynamickému proměřování elementů proudových strojů.The invention relates to an aerodynamic calibrating line designed for calibrating velocity and temperature probes as well as for aerodynamic measurement of jet machine elements.

Aerodynamické cejchovní tratě sestávají v podstatě z pohonné jednotky, která vytváří pohybovou energii média nebo tlakový spád, dále z uklidňovacího prostoru, expanzní dýzy, měřicího prostoru, difuzoru a případně zpětného traktu. Jsou bud otevřeného nebo uzavřeného provedení. U uzavřeného provedení tvoří systém uzavřený okruh, takže je nevyhnutelně nutné v potrubí použít ohybového kolena. U otevřeného provedení to nevyhnutelné není. Protože však cejchovní tratě mají často značné rozměry, nepoužívá se většinou ani v tomto případě uspořádání v jedné přímé linii, nýbrž volí se uspořádání lomené a tudíž i zde se používají ohybová kolena.The aerodynamic calibration lines consist essentially of a drive unit which generates the moving energy of the medium or a pressure drop, a calming space, an expansion nozzle, a measuring space, a diffuser and possibly a return tract. They are either open or closed. In the closed design, the system constitutes a closed circuit, so that it is inevitable to use a bend in the pipe. In an open design, this is not inevitable. However, since the calibration lines are often of considerable dimensions, in this case, too, the arrangement in one straight line is not usually used, but the arrangement of the knuckle is chosen and hence bending elbows are used here.

Ohybová kolena jsou důležitým elementem aerodynamických cejchovních tratí. Jejich aerodynamická kvalita ovlivňuje kvalitu proudu v měřicím prostoru. Z těchto důvodů se u aerodynamických tratí nepoužívají běžná segmentová kolena, nýbrž kolena lopatková, která jsou konstruována tak, že lopatky jsou uchyceny v rovině průniku obou směrů potrubí. Avšak i tato lopatková kolena, tak jak se v současné době provádějí, nezaručují homogenní proud na výstupu. Je to způsobeno jednak různou deviací proudu na jednotlivých lopatkách lopatkové mříže a dále tím, že u kruhového průřezu potrubí je nutno uchytit lopatky do rámu eliptického tvaru, který vytváří na vnitřním povrchu aerodynamicky škodlivé výčnělky.Bending knees are an important element of aerodynamic calibrating tracks. Their aerodynamic quality affects the quality of current in the measuring space. For these reasons, aerodynamic lines do not use conventional segment elbows, but vane elbows, which are designed so that the blades are fixed in the plane of intersection of both pipe directions. However, even these blades, as they are currently performed, do not guarantee a homogeneous output stream. This is due both to the different deviation of the current on the individual vanes of the blade casing and to the fact that at the circular cross-section of the piping it is necessary to attach the vanes to an elliptical frame which creates aerodynamically harmful protrusions on the inner surface.

Z těchto důvodů je nutno mezi ohybovým kolenem a expanzní dýzou volit značnou délku uklidňovacího prostoru či potrubí k vyrovnáni a homogenizaci rychlostního profilu.For this reason, it is necessary to select a considerable length of the calming space or duct between the bending elbow and the expansion nozzle to align and homogenize the velocity profile.

Velká délka potrubí mezi ohybovým kolenem a expanzní dýzou však má řadu nevýhod. Především zvětšuje celkové rozměry zařízení a s tím související investiční náklady, což u velkých cejchovních tratí není zanedbatelné. Dále rostou tlakové ztráty, což je nutno respektovat při návrhu pohonné jednotky, a současně roste energetická náročnost zařízení. U tratí, pracujících se zvýšenou teplotou, rostou také tepelné ztráty odvodem tepla z proudu média do okolí a hlavně pak při dlouhém potrubí dochází k nepřípustné deformaci teplotního profilu před expanzní dýzou, oož má za následek zkreslení přesnosti výsledků měřeni.However, the long pipe length between the bend elbow and the expansion nozzle has a number of disadvantages. Above all, it increases the overall dimensions of the equipment and the related investment costs, which is not negligible for large calibration lines. Furthermore, pressure losses increase, which must be taken into account when designing the drive unit, and at the same time the energy consumption of the equipment increases. In the case of lines operating at elevated temperature, heat losses from heat transfer from the medium flow to the environment also increase, and especially in the case of long pipelines the temperature profile is inadmissible before the expansion nozzle, which results in distortion of the measurement results.

Uvedené nevýhody odstraňuje z podstatné části provedení aerodynamické cejchovní tratě podle vynálezu. Podstatou provedení je, že lopatkové ohybové koleno je sestaveno z nejméně dvou segmentů a jednoho mezisegmentu, v osovém řezu lichoběžníkovitého tvaru, z nichž nejméně jeden mezisegment je opatřen lopatkovou mříží. Mříž je sestavena z usměrňovačích lopatek, uspořádaných napřič kolena tak, že se jejich vzájemná rozteč směrem k vnějšímu obvodu plynule zvětšuje. Poměr střední poměrné rozteče lopatek lopatkové mříže ku poměrné vzdálenosti kolena od expanzní dýzy je konstantou volitelnou v rozmezí intervalu 0,03 až 0,04. Zvlášt výhodné je takové provedení lopatkového kolena, u kterého je lopatková mříž rozdělena alespoň do dvou sekcí, z nichž každá obsahuje rozměrově stejné lopatky. Každá sousední vnější sekce má vůči sousední vnitřní sekci větší tětivu lopatkového oblouku a větší poloměr zakřivení. Hrany lopatek všech sekcí vyústující do uklidňovacího potrubí leží v téže rovině.These disadvantages are eliminated to a substantial extent by the aerodynamic calibrating line of the invention. The essence of the embodiment is that the blade bend is composed of at least two segments and one intermediate segment, in a trapezoidal axial section, of which at least one intermediate segment is provided with a blade grid. The lattice is comprised of baffle blades arranged transversely to the knee so that their spacing relative to the outer periphery increases steadily. The ratio of the mean blade pitch of the blade to the relative distance of the knee from the expansion nozzle is a constant selectable between 0.03 and 0.04. Particularly preferred is an embodiment of a blade elbow in which the blade lattice is divided into at least two sections, each containing dimensionally equal blades. Each adjacent outer section has a larger chord of the blade arc and a larger radius of curvature relative to the adjacent inner section. The edges of the blades of all sections leading to the calming line lie in the same plane.

Výhodou řešení aerodynamické cejchovní tratě podle vynálezu je, že proud vzduchu na výstupu z ohybového kolena je vlivem jeho konstrukčního provedení lépe uspořádaný než u dosud známých ohybových kolen a je tudíž možno docílit zkrácení uklidňovacího prostoru v závislosti na charakteristice lopatkové mříže a velikosti vstupního průměru expanzní dýzy. To vede ke snížení energetických ztrát a ke zkrácení celkových rozměrů cejchovní tratě.The advantage of the aerodynamic calibration line according to the invention is that the air flow at the outlet of the bending elbow is better arranged due to its construction than in the prior art bending elbows and thus it is possible to achieve a shortening of calming space depending on blade characteristics and size . This leads to a reduction in energy losses and a shortening of the overall dimensions of the calibration line.

Další výhodou je, že u tratí, pracujících se zvýšenou teplotou vzduchu nedochází k nežádoucí deformaci teplotního profilu na vstupu do expanzní dýzy a tak je možno dosáhnout vyšší přesnosti výsledků měření. Odvod tepla z proudu vzduchu do vnějších stěn a tedy deformace teplotního profilu je zvlášt závažná při práci cejchodní tratě v oblasti nízkých Reynoldsových čísel. Uspořádání lopatek v ohybových kolenech umožňuje i dokonalejší kompenzaci deviací proudu vzduchu za jednotlivými lopatkami.A further advantage is that the lines operating at elevated air temperature do not cause undesirable deformation of the temperature profile at the inlet to the expansion nozzle, and thus higher accuracy of the measurement results can be achieved. Heat dissipation from the air stream to the outer walls and thus the deformation of the temperature profile is particularly important when working on the guideway in the low Reynolds number range. The arrangement of the blades in the bending elbows enables even better compensation of the deviations of the air flow behind the individual blades.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněn přiklad provedení aerodynamické cejchovací tratě. Na obr. 1 je nakreslena část tratě s ohybovým kolenem 90°, na obr. 2 je znázorněn segment s lopatkovou mříží v detailu a na obr. 3 ohybové koleno s úhlem 135°.An example of an aerodynamic calibration track is shown schematically in the attached drawing. Fig. 1 shows a section of a track with a 90 ° bend, Fig. 2 shows a segment with a blade grate in detail, and Fig. 3 shows a bend with a 135 ° angle.

Část aerodynamické cejchovni tratě podle obr. 1 je tvořena měřicím prostorem 1_, do něhož ústí expanzní dýza 2_, ke které je vzduch přiváděn přívodním potrubím 2 přes ohybové koleno 4· a Uklidňovací potrubí Jj. Ohybové koleno .4 je vytvořeno ze tří segmentů 3, 7. ^a dvou mezisegmentů J3, které mají v osovém řezu lichoběžníkový tvar. Vnější segmenty j6 tvoří v řezu pravoúhlý lichoběžník, vnitřní segment 7_ má tvar rovnoramenného lichoběžníka, právě tak jako mezi nimi umístěné mezísegmenty 8^, které jsou však opatřeny lopatkovou mříží 9.A part of the aerodynamic calibration line according to FIG. 1 is formed by a measuring space 7 into which an expansion nozzle 2 opens, to which air is supplied via a supply line 2 via a bend elbow 44 and a calming line 11. The bending elbow 4 is formed of three segments 3, 7 ^and two inter-segments 13 having a trapezoidal shape in axial section. The outer segments 6 form a rectangular trapezoidal cross-section, the inner segment 7 has the shape of an isosceles trapezoid, as well as the intermediate segments 8, but which are provided with a paddle grating 9.

Lopatková mříž 2 j® sestavena ze dvou sekcí 10, 11. Ve vnitřní sekci 10 jsou čtyři usměrňovači lopatky se stejně velkou tětivou 12 lopatkového oblouku, obr. 2. Vnější sekce 11 obsahuje tři usměrňovači lopatky s větší tětivou 13, která má opět u všech lopatek stejnou délku. Z obr. 2 je zřejmé, že poloměr zakřiveni lopatek vnitřní sekce 10 je menší, než poloměr zakřivení lopatek vnější sekce 11. Hrany lopatek obou sekcí 10, UL' vyúsřující do uklidňovacího potrubí 5, leží v téže rovině 14. Rozteče t^ až t_g lopatek se plynule zvětšují aritmetickou řadou směrem k vnějšímu obvodu mezisegmentů jK Střední poměrná rozteč lopatek ohybového kolena £ je určena vztahem:The blade lattice 2 is formed of two sections 10, 11. In the inner section 10 there are four baffles with the same chord 12 of the blade arc, Fig. 2. The outer section 11 comprises three baffles with a greater chord 13, which again has blades of equal length. It can be seen from Fig. 2 that the radius of curvature of the blades of the inner section 10 is smaller than the radius of curvature of the blades of the outer section 11. The edges of the blades of both sections 10, U 'leading to the quench line 5 lie in the same plane. _{g of the} blades are continuously increased by the arithmetic series towards the outer periphery of the inter-segments jK The mean relative pitch of the blades of the bending elbow je is determined by:

η + 1 ' kde n = počet lopatek na mříži 9_.η + 1 'where n = number of blades on grate 9.

Poměrná vzdálenost 2 ohybového kolena 4_ od expanzní dýzy 2 je určena vztahem:The relative distance 2 of the bending elbow 4 from the expansion nozzle 2 is determined by:

kde L = délka uklidňovacího potrubí,where L = length of the quench line,

D = vstupní průměr expanzní dýzy.D = inlet diameter of the expansion nozzle.

Poměr střední poměrné rozteče 5 lopatek lopatkové mříže 2 ku poměrné vzdálenosti 2 ohybového kolena 2 °ú expanzní dýzy je konstantou volitelnou v rozmezí intervalu 0,03 až 0,04. V příkladu provedení cejchovni tratě, kdy vstupní průměr D expanzní dýzy je 600 mm a mříž 9 má n = 7 lopatek, je konstanta k zvolena 0,034, takže uklidňovací potrubí 5 má pouze délku L = = 2 200 mm.The ratio of the mean spacing 5 of the blade vanes 2 to the 2 ° elbow spacing 2 ° of the expansion nozzle is a constant selectable between 0.03 and 0.04. In the embodiment of the calibration line, where the inlet diameter D of the expansion nozzle is 600 mm and the grating 9 has n = 7 blades, the constant k is chosen 0.034, so that the calming line 5 has only a length L = 2200 mm.

Experimentálně bylo prokázáno, že není výhodné, aby počet lopatek v lopatkové mříži přesáhl dvanáct, neboř jinak by vznikaly nežádoucí ztráty vlivem tření vzduchu o povrch lopatek.It has been shown experimentally that it is not advantageous for the number of blades in the blade grid to exceed twelve, as otherwise undesirable losses would occur due to the friction of the air on the blades.

Na obr. 3 znázorněné ohybové koleno 2 ^s úhlem 135° je tvořeno dvěma vnějšími segmenty 6 v řezu tvaru pravoúhlého lichoběžníka a mezisegmentů 8 tvaru rovnoramenného lichoběžníka, který je opatřen lopatkovou mříží 9.The bending elbow 2 ^with a 135 [deg.] Angle is shown in FIG.

Claims

object of the invention

An aerodynamic calibrating line for calibrating velocity and temperature probes for aerodynamic measurement of jet machine elements comprising an inlet pipe, a bend bend, a calming space, an expansion nozzle and a measuring space, characterized in that the bend bend (4) is composed of at least two segments (6, 7) and one inter-segment (8) in axial section of a trapezoidal shape, of which at least one inter-segment (8) is provided with a vane grate (9). assembled from baffles arranged across the bending elbow (4) so that their spacing (t g ... t _g ) to the outer circumference is continuously increased by an arithmetic series, the ratio of the mean spacing (C) of the blade vanes (9) the relative distance (1) of the bend elbow (4) to the expansion nozzle (2) is a constant (k) in the range of 0.03 to 0.04.

An aerodynamic calibrating device according to claim 1, characterized in that the blade grate (9) of the bending elbow (4) is divided into at least two sections (10, 11) containing dimensionally equal blades, each adjacent outer section (11) having a neighboring section. the inner section (10) of the larger chord (13) and the greater radius of curvature (rj), wherein the edges of the blades of all sections (10, 11) exiting into the quench line (5) lie in the same plane (14).