RU2303778C1 - Method of determining total flow capacity of through passages in article - Google Patents
Method of determining total flow capacity of through passages in article Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303778C1 RU2303778C1 RU2006111376/28A RU2006111376A RU2303778C1 RU 2303778 C1 RU2303778 C1 RU 2303778C1 RU 2006111376/28 A RU2006111376/28 A RU 2006111376/28A RU 2006111376 A RU2006111376 A RU 2006111376A RU 2303778 C1 RU2303778 C1 RU 2303778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiver
- pressure
- gas
- purge
- time
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-диагностическим технологиям, в частности к способам определения суммарной пропускной способности внутренних сквозных каналов, и может найти применение в машиностроении, авиадвигателестроении и других областях техники при оценке и регулировке суммарной пропускной способности внутренних сквозных каналов в изделиях, предназначенных для работы с газами, например, в охлаждаемых лопатках турбин, в теплообменных аппаратах и т.д.The invention relates to control and diagnostic technologies, in particular, to methods for determining the total throughput of internal through channels, and may find application in mechanical engineering, aircraft engine and other fields of technology when assessing and adjusting the total throughput of internal through channels in products designed to work with gases for example, in cooled turbine blades, in heat exchangers, etc.
Известен способ контроля пропускной способности внутренних сквозных каналов, включающий заполнение ресивера рабочей средой до заданного давления, нагрев изделия, пропускание через его каналы рабочей среды с переменным расходом и с температурой, не равной средней температуре нагрева изделия, измерение поля температур на поверхности изделия во время пропускания рабочей среды через его каналы, определение по результатам измерения поля температур производной от темпа изменения температуры по расходу рабочей среды и контролирование пропускной способности каналов по абсолютным величинам расхода рабочей среды (см. патент RU №2219531, кл. G01N 25/00, опубл. 20.12.2003).A known method of controlling the throughput capacity of internal through channels, including filling the receiver with a working medium to a predetermined pressure, heating the product, passing a working medium through its channels with a variable flow rate and a temperature not equal to the average temperature of heating the product, measuring the temperature field on the surface of the product during transmission the working medium through its channels, determining, based on the results of measuring the temperature field, the derivative of the rate of temperature change with respect to the flow rate of the working medium and monitoring usknoy ability of the absolute values of the working medium flow channels (See. Patent RU №2219531, Cl. G01N 25/00, publ. 20.12.2003).
Однако точно оценить суммарную пропускную способность каналов по данному способу не представляется возможным из-за больших погрешностей в определении конечных величин, кроме этого данный способ достаточно трудоемкий и требует применения дорогостоящего оборудования, в частности тепловизора.However, it is not possible to accurately estimate the total bandwidth of the channels by this method due to large errors in determining the final values, in addition, this method is quite time-consuming and requires the use of expensive equipment, in particular a thermal imager.
Необходимость суммарной оценки пропускной способности каналов изделия обусловлена следующим. Так, например, для турбины газотурбинного двигателя необходимо из комплекта лопаток выбрать те, пропускная способность которых одинакова. Это необходимо для обеспечения идентичных условий охлаждения для всех лопаток, что обеспечивает более надежную эксплуатацию двигателя в целом. В противном случае, при установке на ротор турбины лопаток с разной пропускной способностью сквозных каналов реализуется различный режим охлаждения лопаток, приводящий к уменьшению ресурса работы лопаток и двигателя в целом.The need for a total assessment of the channel capacity of the product is due to the following. So, for example, for a turbine of a gas turbine engine, it is necessary to select those with the same throughput from a set of blades. This is necessary to ensure identical cooling conditions for all blades, which ensures more reliable operation of the engine as a whole. Otherwise, when blades with different throughput capacity of through channels are installed on the turbine rotor, a different cooling mode of the blades is implemented, which leads to a decrease in the service life of the blades and the engine as a whole.
Технический результат предложенного способа - повышение точности определения пропускной способности сквозных каналов в изделии и снижение трудоемкости.The technical result of the proposed method is to increase the accuracy of determining the throughput of the through channels in the product and reduce the complexity.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения суммарной пропускной способности внутренних сквозных каналов в изделии, включающем заполнение газом ресивера и продувку каналов изделия газом из ресивера через трубопровод, согласно изобретению ресивер заполняют газом до давления, обеспечивающего критический перепад между давлением в ресивере и давлением среды, в которую происходит истечение газа из изделия, продувку производят при сохранении критического перепада между давлением в ресивере и давлением среды, в которую происходит истечение газа из изделия, измеряют в ресивере температуру газа, давление газа в начальный момент времени продувки и давление газа в конечный момент времени продувки и определяют темп изменения давления по формулеThe specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the total throughput of the internal through channels in the product, including filling the receiver with gas and purging the product channels with gas from the receiver through the pipeline, according to the invention, the receiver is filled with gas to a pressure that provides a critical difference between the pressure in the receiver and pressure the medium into which the outflow of gas from the product occurs, purging is carried out while maintaining the critical difference between the pressure in the receiver and the pressure of the media s, into which the outflow of gas from the product occurs, measure the gas temperature in the receiver, the gas pressure at the initial time of the purge and the gas pressure at the final time of the purge, and determine the rate of change of pressure using the formula
ΔР=ln(P1/P2)/(t2-t1),ΔP = ln (P 1 / P 2 ) / (t 2 -t 1 ),
где P1 - давление газа в ресивере в начальный момент времени продувки,where P 1 is the gas pressure in the receiver at the initial instant of purge time,
P2 - давление газа в ресивере в конечный момент времени продувки,P 2 is the gas pressure in the receiver at the final moment of the purge time,
t1 - начальный момент времени продувки,t 1 is the initial moment of purge time,
t2 - конечный момент времени продувки,t 2 is the final moment of the purge time,
а в качестве параметра, характеризующего пропускную способность, используют эквивалентную площадь внутренних каналов изделия, определяемую по формулеand as a parameter characterizing the throughput, use the equivalent area of the internal channels of the product, determined by the formula
F=C·ΔР,F = C · ΔP,
где ΔР - темп изменения давления,where ΔР is the rate of pressure change,
С=V/mR√T - постоянная величина для конкретной системы,C = V / mR√T - constant value for a specific system,
V - объем ресивера,V is the volume of the receiver,
m - постоянный для данной рабочей среды коэффициент,m is a constant constant for a given working medium,
R - газовая постоянная,R is the gas constant
Т - средняя температура газа в ресивере.T is the average temperature of the gas in the receiver.
Ресивер необходимо заполнять до давления, которое обеспечивает критический перепад между давлением в ресивере и давлением среды, в которую происходит истечение газа из изделия. Это упрощает расчет эквивалентной площади внутренних каналов изделия и, соответственно, повышает достоверность способа, так как в формулу для определения С - постоянной величины для конкретной системы входит величина q(λ) - газодинамическая функция, т.е. C=V/q(λ)mR√T. Однако q(λ) принимает величину, равную 1 при критическом перепаде между давлением в ресивере и давлением среды, в которую происходит истечение газа из изделия. При докритическом перепаде давления функция q(λ) не равна 1, и ее расчет достаточно сложен. Сложность расчета указанной величины приводит к значительным ошибкам при определении величины эквивалентной площади F и, соответственно, к снижению достоверности результатов.The receiver must be filled to a pressure that provides a critical difference between the pressure in the receiver and the pressure of the medium into which the gas flows from the product. This simplifies the calculation of the equivalent area of the internal channels of the product and, accordingly, increases the reliability of the method, since the formula for determining C - a constant value for a particular system includes the quantity q (λ) - gas-dynamic function, i.e. C = V / q (λ) mR√T. However, q (λ) takes a value equal to 1 at a critical difference between the pressure in the receiver and the pressure of the medium into which the gas flows from the product. With a subcritical pressure drop, the function q (λ) is not equal to 1, and its calculation is rather complicated. The complexity of the calculation of this value leads to significant errors in determining the value of the equivalent area F and, accordingly, to reduce the reliability of the results.
Термин «критический перепад давления» известен из уровня техники (см., например, О.С.Сергель «Прикладная гидрогазодинамика». M.: Машиностроение, 1981, стр.246).The term “critical pressure drop” is known from the prior art (see, for example, O.S. Sergel “Applied Hydrodynamics”. M .: Mechanical Engineering, 1981, p. 246).
Средой, в которую происходит истечение газа на выходе из исследуемого изделия, как правило, является окружающее пространство с атмосферным давлением.As a rule, the medium into which the gas flows out at the outlet of the test article is the surrounding space with atmospheric pressure.
Задача определения эквивалентных величин, в частности эквивалентных площадей, актуальна в связи с тем, что позволяет рассчитать расход рабочего тела. Понятие «эквивалентная площадь» известно в уровне техники (см., например, а.с. СССР №712716, кл. G01M 3/24, опубл. 30.01.80; ГОСТ Р 51330.1 - 99 (МЭК 600-1-9879) «Наружные вентиляционные и разгрузочные устройства»).The task of determining equivalent values, in particular equivalent areas, is relevant in connection with the fact that it allows you to calculate the flow rate of the working fluid. The concept of "equivalent area" is known in the prior art (see, for example, AS USSR No. 712716, class G01M 3/24, publ. 30.01.80; GOST R 51330.1 - 99 (IEC 600-1-9879) " External ventilation and unloading devices ").
На чертеже представлена схема установки для реализации способа.The drawing shows the installation diagram for implementing the method.
Установка содержит ресивер 1 емкостью 50-300 литров и предельным давлением 8-100 кгс/см2 (емкость ресивера и предельное давление выбирают в каждом конкретном случае индивидуально в зависимости от исследуемого изделия). Ресивер 1 соединен с одной стороны с источником 2 рабочей среды, например воздушным компрессором, и с другой стороны соединен с трубопроводом 3, подсоединенным ко входу исследуемого изделия, в качестве которого выбрана, например, лопатка 4 турбины газотурбинного двигателя, в теле которой имеются внутренние сквозные каналы охлаждения. Во входном трубопроводе 3 расположен клапан 5. Площадь проходного сечения клапана 5 и трубопровода 3 в пять - десять раз больше эквивалентной площади внутренних каналов эталонного изделия, что позволяет пренебречь общими потерями давления от выходного сечения ресивера до входного сечения исследуемого изделия. Эквивалентную площадь внутренних сквозных каналов эталонного изделия рассчитывают при проектировании и при сдаточных испытаниях, например, путем продувки до десяти раз партии из 100 заведомо пригодных изделий. Для управления процессом испытания, сбором информации и ее обработки, а также для определения времени продувки предназначен компьютер 6. Для измерения давления используют датчик 7. Для измерения температуры в ресивере 1 используют, например, термометр 8 сопротивления.The installation contains a receiver 1 with a capacity of 50-300 liters and an ultimate pressure of 8-100 kgf / cm 2 (the receiver's capacity and ultimate pressure are selected in each case individually, depending on the product under study). The receiver 1 is connected on one side to a source 2 of the working medium, for example, an air compressor, and on the other hand is connected to a pipe 3 connected to the input of the test article, for example, a turbine blade 4 of a gas turbine engine, in the body of which there are internal through cooling channels. Valve 5 is located in the inlet pipe 3. The cross-sectional area of valve 5 and pipeline 3 is five to ten times larger than the equivalent area of the internal channels of the reference product, which allows us to neglect the total pressure loss from the receiver outlet section to the input section of the test article. The equivalent area of the internal through channels of the reference product is calculated during design and acceptance tests, for example, by blowing up to ten times a batch of 100 known suitable products. Computer 6 is designed to control the testing process, collect information and process it, and also to determine the purge time. To measure pressure, use sensor 7. To measure temperature in receiver 1, for example, a resistance thermometer 8 is used.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Реализация способа рассмотрена на примере определения суммарной пропускной способности внутренних сквозных каналов охлаждаемой лопатки турбины газотурбинного двигателя.The implementation of the method is considered on the example of determining the total throughput of the internal through channels of a cooled blade of a turbine of a gas turbine engine.
Предварительно ресивер 1 объемом 50 литров заполняют воздухом до давления 8 кгс/см2. Данное значение давления выбрано из следующих условий: с одной стороны начальное давление воздуха должно обеспечить критический перепад между давлением в ресивере и давлением среды (в данном случае воздуха), в которую происходит истечение воздуха из изделия, а с другой стороны - достаточное время для проведения необходимого объема измерений. Критический перепад давления зависит от показателя политропы газа. Для воздуха указанная константа равна 1,4, и критический перепад давления реализуется при отношении давлений в ресивере к давлению в окружающей среде - воздуху больше величины 1,8. Предварительно окончание продувки устанавливают по достижении давления в ресивере 2-2,5 кгс/см2, что обеспечивает критический перепад давления на протяжении всего времени продувки. После заполнения ресивера 1 воздухом до давления 8 кгс/см2 открывают клапан 5 трубопровода 3 и осуществляют продувку каналов лопатки 4. После открытия клапана 5 фиксируют начальный момент времени t1 и измеряют давление P1 и температуру в ресивере 1. В процессе продувки непрерывно измеряют текущее время продувки, давление и температуру газа в ресивере 1. При давлении в ресивере 2-2,5 кгс/см2 автоматически, по команде компьютера 6, закрывают клапан 5. После закрытия клапана 5 фиксируют конечный момент времени продувки t2, измеряют давление Р2 и температуру Т газа в ресивере 1. Рассчитывают среднюю температуру Т газа в ресивере, как среднее арифметическое величин температур, измеренных во время продувки.Pre-receiver 1 with a volume of 50 liters is filled with air to a pressure of 8 kgf / cm 2 . This pressure value is selected from the following conditions: on the one hand, the initial air pressure must provide a critical difference between the pressure in the receiver and the pressure of the medium (in this case, air) into which air flows out of the product, and on the other hand, sufficient time to carry out the necessary volume of measurements. The critical pressure drop depends on the gas polytropic index. For air, this constant is equal to 1.4, and the critical pressure drop is realized when the ratio of the pressure in the receiver to the pressure in the environment - the air is greater than 1.8. Previously, the end of the purge is set when the pressure in the receiver reaches 2-2.5 kgf / cm 2 , which ensures a critical pressure drop throughout the entire purge time. After filling the receiver 1 with air to a pressure of 8 kgf / cm 2, open the valve 5 of the pipeline 3 and purge the channels of the blades 4. After opening the valve 5, record the initial time t 1 and measure the pressure P 1 and the temperature in the receiver 1. During the purging process, continuously measure the current purge time, pressure and gas temperature in the receiver 1. At a pressure in the receiver of 2-2.5 kgf / cm 2, automatically, by the command of computer 6, close valve 5. After closing valve 5, fix the end time of the purge time t 2 , measure the pressure R 2 and pace Aturi T gas in the receiver: 1. Calculate the average temperature T of the gas in the receiver, as the mean values of the temperatures measured during the purging time.
По формуле ln(Р1/Р2)/t2-t1, где Р1 - давление газа в ресивере в начальный момент времени продувки; Р2 - давление газа в ресивере в конечный момент времени продувки; t1 - начальный момент времени продувки; t2 - конечный момент времени продувки, - определяют темп изменения давления ΔР за время продувки. Затем рассчитывают эквивалентную площадь F каналов по формуле F=C·ΔР, где ΔР - темп изменения давления, С=V/mR√T - постоянная величина для конкретной системы; V - объем ресивера; m - постоянный для данной рабочей среды коэффициент (для воздуха m=0,0404); R - газовая постоянная; Т - средняя температура газа в ресивере.According to the formula ln (Р 1 / Р 2 ) / t 2 -t 1 , where Р 1 is the gas pressure in the receiver at the initial time of the purge; P 2 is the gas pressure in the receiver at the final moment of the purge time; t 1 is the initial moment of purge time; t 2 - the final moment of the purge time, - determine the rate of change of pressure ΔP during the purge time. Then, the equivalent area F of the channels is calculated by the formula F = C · ΔР, where ΔР is the rate of change of pressure, C = V / mR √ T is a constant value for a particular system; V is the volume of the receiver; m — constant coefficient for a given working medium (for air m = 0.0404); R is the gas constant; T is the average temperature of the gas in the receiver.
Значения m и R для различных видов газов приведены, например, О.С.Сергель «Прикладная гидрогазодинамика». M.: Машиностроение, 1981, стр.201.The values of m and R for various types of gases are given, for example, by O.S. Sergel “Applied hydrodynamics”. M .: Engineering, 1981, p. 201.
Темп изменения давления ΔР является величиной постоянной для случая истечения газа из закрытого ресивера при условии отсутствия теплообмена с окружающей средой в связи с тем, что давление в ресивере изменяется по экспоненциальному закону по времени продувки. Таким образом, результат определения эквивалентной площади сквозных каналов изделия не зависит от выбранного интервала расчета в диапазоне времени продувки.The rate of change in pressure ΔP is a constant value for the case of gas outflow from a closed receiver, provided there is no heat exchange with the environment due to the fact that the pressure in the receiver exponentially varies with the purge time. Thus, the result of determining the equivalent area of the through channels of the product does not depend on the selected calculation interval in the purge time range.
Эквивалентную площадь F используют в качестве параметра, характеризующего суммарную пропускную способность каналов лопатки.Equivalent area F is used as a parameter characterizing the total throughput of the channels of the blade.
При контроле пропускной способности каналов рассчитанную эквивалентную площадь конкретного изделия сравнивают с заранее рассчитанной эталонной величиной. По результатам сравнения осуществляют оценку пригодности изделия. Так например, допустимая пропускная способность лопатки по ее эквивалентной площади находится в пределах от 0,95 до 1,05 от эталонной величины. Если эквивалентная площадь исследуемой лопатки попадает в данной диапазон, лопатка считается пригодной. Если эквивалентная площадь исследуемой лопатки меньше эталонного диапазона, то существует технология коррекции каналов. Если площадь исследуемой лопатки больше эталонного диапазона, то лопатка, как правило, бракуется.When monitoring channel capacity, the calculated equivalent area of a particular product is compared with a pre-calculated reference value. According to the results of the comparison, the suitability of the product is evaluated. So, for example, the permissible bandwidth of the blade by its equivalent area is in the range from 0.95 to 1.05 of the reference value. If the equivalent area of the investigated blade falls within this range, the blade is considered suitable. If the equivalent area of the investigated blade is less than the reference range, then there is a technology for channel correction. If the area of the investigated blade is larger than the reference range, then the blade, as a rule, is rejected.
Способ рассмотрен на примере охлаждаемой лопатки турбины газотурбинного двигателя. Для других изделий, работающих на газах, с внутренними сквозными каналами реализация способа аналогична.The method is considered as an example of a cooled turbine blade of a gas turbine engine. For other products operating on gases with internal through channels, the implementation of the method is similar.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111376/28A RU2303778C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method of determining total flow capacity of through passages in article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111376/28A RU2303778C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method of determining total flow capacity of through passages in article |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2303778C1 true RU2303778C1 (en) | 2007-07-27 |
Family
ID=38431771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111376/28A RU2303778C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method of determining total flow capacity of through passages in article |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2303778C1 (en) |
-
2006
- 2006-04-10 RU RU2006111376/28A patent/RU2303778C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7594424B2 (en) | Automated timer and setpoint selection for pneumatic test equipment | |
| KR102093571B1 (en) | Leak test device and method | |
| US5837903A (en) | Device for measuring exhaust flowrate using laminar flow element | |
| JP5667184B2 (en) | Upstream volume mass flow verification system and method | |
| US10663337B2 (en) | Apparatus for controlling flow and method of calibrating same | |
| KR20190087644A (en) | METHOD AND APPARATUS FOR VARIOUS SCALE MASS FLOW VERIFICATION | |
| CN115524134A (en) | Air entraining amount testing structure and method for aircraft engine anti-icing system | |
| Lüddecke et al. | On wide mapping of a mixed flow turbine with regard to compressor heat flows during turbocharger testing | |
| CN110926719A (en) | Low temperature safety valve detecting system | |
| CN111735635A (en) | Cold flow backpressure test bench and cold flow backpressure test method of post-processor | |
| CN216284157U (en) | Helium gas tightness detection device of non-metal sealing gasket | |
| RU2303778C1 (en) | Method of determining total flow capacity of through passages in article | |
| Dindorf et al. | Automatic measurement system for determination of leakage flow rate in compressed air pipeline system | |
| CN108088692A (en) | A kind of thermal shock test method of radiator, apparatus and system | |
| CN109443782A (en) | A kind of device of the air-cooled turbine guide vane cooling air stream measurement of aero-engine | |
| Grigoriadis et al. | Advanced turbocharger model for 1D ICE simulation-Part i | |
| CN116104750B (en) | Method and device for testing flow lift of water pump | |
| JP4512827B2 (en) | Leakage inspection method and apparatus | |
| TWI409825B (en) | System and method for predicting acoustic loads expected on boiling water reactor(bwr) steam dryers | |
| JP2006208309A (en) | Flow rate distribution ratio measuring method in each internal flow channel of inspection object, and method and device for determining individual difference between inspection objects using it | |
| Hajilouy-Benisi et al. | Empirical assessment of the performance characteristics in turbocharger turbine and compressor | |
| JP6063119B2 (en) | Turbine diagnostic method for midspan packing pressure | |
| CN113324711A (en) | Leakage amount detection method and system with temperature compensation function | |
| US10107711B2 (en) | Reducing thermal effects during leak testing | |
| GB2616477A (en) | Refrigerant testing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20151012 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190419 |