Угломеры

Применяемые в настоящее время угломеры следует разделить на два типа: аэродинамические (а. у.) и флажковые (ф. у.).

Определение направления вектора скорости флажковым угломером основано на самоустановке флажка, помещенного в поток газа, параллельно этому вектору. На точность показаний ф. у. помимо параметров потока влияют форма и геометрические размеры флажка и державки. В литературе отсутствуют сведения, позволяющие правильно выбрать геометрию этих элементов. В зависимости от формы и размеров флажка, конструкции угломера и параметров потока точность измерения направления вектора скорости ф. у. , по литературным данным, колеблется от 0,2 до 3,5°. Исследования показали, что даже применение ф. у. со специальным демпфирующим устройством не позволяет погасить колебания флажка, доходящие до 5-8°.

Помимо этого, ф. у. в силу сравнительно больших геометрических размеров флажка измеряют осредненные углы как по ширине, так и по длине канала в гораздо большей степени, чем а. у.

Схемы Г-образных и цилиндрических угломеров даны на рис. 1.

Принцип их действия основан на том, что давления в приемных отверстиях должны быть равны, если направление скорости потока симметрично относительно этих отверстий. Подсоединив трубки к U-образному манометру, поворотом аэродинамического угломера, установленного в координатнике, добиваются совпадения уровней в обеих ветвях манометра. Угол поворота а. у. до этого положения и определит направление потока относительно начального. В качестве последнего обычно берется одна из осей координат центробежного компрессора.

Как показали экспериментальные исследования, наиболее перспективными являются Г-образные а. у. с наружным углом (рис. 1, а) и двухканальные цилиндрические а. у. (рис. 1, в). Применение двухканальных цилиндрических наиболее целесообразно в совокупности с приемником для измерения полного давления, т. е. в виде трехканального цилиндрического зонда.
Анализ результатов испытания Г-образных а. у. с геометрическими соотношениями позволяет дать некоторые рекомендации.

Для всех типоразмеров а. у. чувствительность к углу скоса потока β, определяемая величиной χ, при тарировании в аэродинамической трубе и при испытаниях в безлопаточном диффузоре ц. к. примерно равна и практически не зависит от l/d₁ при l/d₁ = 3÷9. Существенное влияние на чувствительность к β оказывает угол 0. Величина χ при 0 = 60° в полтора раза больше, чем при 0 = 90°. Коэффициент χ для а. у. с наружным углом примерно в два раза больше, чем для а. у. с внутренним углом (рис. 1, б).
Нечувствительность к углу δ практически не зависит от l/d₁ в диапазоне l/d₁ = 3÷9, от величины угла 0, от выполнения а. у. с наружным или внутренним скосом и колеблется в пределах δ_mах ≈ 10÷25°. При этом абсолютная погрешность при измерении угла β не превышает 0,5°. По-видимому, на величину δmах существенное влияние оказывает качество изготовления а. у.
Форма приемной части исследованных а. у. затрудняет их ввод в исследуемый канал и уплотнение в месте ввода. Во избежание смещения аэродинамической оси угломера необходима особая осторожность при хранении и эксплуатации этого типа насадков.

По данным испытаний на экспериментальном стенде центробежных компрессоров время срабатывания для всех типоразмеров а. у. вполне удовлетворительно и составляет в зависимости от режимов работы ступени не более 1-2 сек.

Анализируя данные, приведенные выше, можно сделать некоторые выводы.
1. Для определения вектора скорости в практически плоском потоке и в пространственном потоке с δ ≤ 10÷25° в каналах с относительно малыми геометрическими размерами целесообразно применять Г-образные а. у. с наружным углом 0 = 60° и l/d₁ = 3÷9.
2. Возможная точность измерения направления скорости зависит от чувствительности угломера и регистрирующего прибора и конструкции координатника. При установке Г-образных а. у. с наружным углом 0 = 60° и l/d₁ = 3 в координатнике точность измерения угла в безлопаточном диффузоре на стенде составляла около 0,5°. В качестве регистрирующего прибора использовался одношкальный жидкостный манометр, залитый водой.
3. Вопрос о необходимости введения поправки на Г-образность при работе с а. у. решается для каждого частного случая в зависимости от структуры исследуемого потока, формы угломера и требуемой точности измерения.

Все более широкое применение в наши дни получает комплекс Топас 8, который является идеальным вариантом для коттеджей или загородных домов.