Báo cáo thí nghiệm QUÁ TRÌNH CHÁY và sự LAN TRUYỀN NGỌN lửa thí nghiệm kỹ thuật hàng không 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG -  - Báo cáo thí nghiệm Q TRÌNH CHÁY VÀ SỰ LAN TRUYỀN NGỌN LỬA Thí nghiệm Kỹ thuật Hàng Không GVHD: Đặng Trung Duẩn Lớp: VL01 Sinh viên thực Ngô Anh Quyền Trần Công Phong Nguyễn Văn Công Lương Xuân Hiếu Huỳnh Quốc Huy TP HCM, ngày 20 tháng năm 2022 download by : skknchat@gmail.com Mục lục Lý thuyết liên quan: Máy thủy khí .5 Thiết bị thí nghiệm vận hành: 2.1 Lắp đặt hệ thống thí nghiệm: .8 2.2 Phần mềm tương tác: 2.2.1 Cài đặt: 2.2.2 Hướng dẫn cài đặt Driver: 10 2.2.3 Hướng dẫn sử dụng: 10 2.3 Các đại lượng cần lưu ý: 12 Bài 1: Khảo sát đường đặc tính quạt ly tâm: 13 3.1 Mục đích yêu cầu thí nghiệm: 13 3.2 Nguyên lý: 13 3.3 Tiến hành thí nghiệm: 13 3.4 Quy trình xử lý số liệu: 13 3.5 Kết nhận xét: 15 Bài 2: Khảo sát đồng dạng động lực học quạt ly tâm: 18 4.1 Mục đích yêu cầu thí nghiệm: 18 4.2 Nguyên lý: 18 4.3 Tiến hành thí nghiệm: 18 4.4 Quy trình xử lý số liệu: 19 4.5 Kết nhận xét: 21 download by : skknchat@gmail.com Danh mục hình ảnh Hình Máy nhận lượng (Turbine gió) máy cung cấp lượng (bơm) Hình 2: Phân bố cột áp theo lưu lượng số loại máy cánh dẫn Hình 3: Mơ hình máy cánh dẫn ly tâm .6 Hình 4: Mơ hình quạt ly tâm FM40 Hình 5: Vị trí đo cảm biến ống hút ống đẩy .8 Hình 6: Hai bánh công tác FM40 .8 Hình 7: Nối dây thiết bị thí nghiệm Hình 8: Thư mục cài đặt chương trình tương tác FM40 10 Hình 9: Giao diện FM40-308 10 Hình 10: Giao diện FM40-306 11 Hình 11: Đồ thị biểu diễn tổng áp suất tổng theo lưu lượng thể tích 15 Hình 12: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất tĩnh đầu vào đầu theo lưu lượng thể tích 15 Hình 13: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất vòng chắn lưu lượng theo lưu lượng thể tích 16 Hình 14: Đồ thị thể mối quan hệ cơng suất khí động theo lưu lượng thể tích 16 Hình 15: Đồ thị thể mối quan hệ công suất cánh quạt theo lưu lượng thể tích 17 Hình 16: Đồ thị biểu diễn hiệu suất cánh quạt lưu lượng thể tích 17 Hình 17: Đồ thị biểu diễn tổng áp suất tổng theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 21 Hình 18: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất tĩnh đầu vào đầu theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 21 Hình 19: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất vòng chắn lưu lượng theo lưu lượng thể tích tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 22 Hình 20: Đồ thị thể mối quan hệ cơng suất khí động theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 22 Hình 21: Đồ thị thể mối quan hệ cơng suất cánh quạt theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 23 Hình 22: Đồ thị biểu diễn hiệu suất cánh quạt lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (thuận) khác 23 Hình 23: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cpu Cq (cánh thuận) 24 Hình 24: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH (cánh thuận) 24 Hình 25: Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) 26 Hình 26: Đồ thị so sánh giá trị Qv tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) 26 Hình 27: Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) 26 Hình 28: Đồ thị biểu diễn tổng áp suất tổng theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 27 Hình 29: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất tĩnh đầu vào đầu theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 27 download by : skknchat@gmail.com Hình 30: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất vòng chắn lưu lượng theo lưu lượng thể tích tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 28 Hình 31: Đồ thị thể mối quan hệ cơng suất khí động theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 28 Hình 32: Đồ thị thể mối quan hệ công suất cánh quạt theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 29 Hình 33: Đồ thị biểu diễn hiệu suất cánh quạt lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 29 Hình 34: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cp (Pu) Cq (cánh ngược) 30 Hình 35: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH (cánh ngược) 30 Hình 36: Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm .31 Hình 37: Đồ thị so sánh giá trị Q tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 31 Hình 38: Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 32 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Bảng số liệu 1.1 14 Bảng 2: Bảng số liệu 1.2 14 Bảng 3: Bảng số liệu 2.1 (FS=57%) với vận tốc 2018 rpm 19 Bảng 4: Bảng số liệu 2.1 (FS=85%) với vận tốc 3009 rpm 19 Bảng 5: Bảng số liệu 2.2 (FS=57%) với vận tốc 2018 rpm 20 Bảng 6: Bảng số liệu 2.2 (FS=85%) với vận tốc 3009 rpm 20 download by : skknchat@gmail.com KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA QUẠT LY TÂM Bài 1: Khảo sát đường đặc tính quạt ly tâm Bài 2: Khảo sát đồng dạng động lực học quạt ly tâm Lý thuyết liên quan: Máy thủy khí Máy thủy khí thiết bị làm việc cách trao đổi lượng với dòng chất lỏng qua máy, ví dụ: bơm, turbine, quạt, máy nén…Ở thí nghiệm ta tập trung vào quạt – máy thủy khí có lưu chất tương tác khơng khí Có thể phân loại máy thủy khí theo nhiều cách khác nhau: • Theo tính chất trao đổi lượng với chất lưu: ✓ Nhận lượng lưu chất, biến đổi thành (turbine nước, turbine gió…) ✓ Cung cấp lượng cho lưu chất (bơm, quạt, máy nén…) Hình Máy nhận lượng (Turbine gió) máy cung cấp lượng (bơm) • Theo nguyên lý tác dụng với chất lưu trình trao đổi lượng: ✓ Máy cánh dẫn dùng chuyển động quay bánh công tác (gồm cánh) để trao đổi động với lưu chất Vận tốc lưu chất, áp suất lối lối vào thông số đặc trưng việc xác định trạng thái hoạt động Được chia làm phân loại nhỏ: máy ly tâm máy hướng trục ✓ Máy thể tích trao đổi lượng với chất lưu theo nguyên lý nén chất lỏng thể tích kín tác dụng áp suất thủy tĩnh, với dạng trao đổi lượng áp Máy thể tích có khả làm việc với áo suất cao lưu lượng nhỏ Vận tốc máy thông số định hoạt động máy Tùy vào mục đích sử dụng (độ cao cột áp, lưu lượng) mà người ta lựa chọn loại máy thủy khí thích hợp Hình thể vùng phân bố cột áp theo lưu lượng loại máy thủy khí phổ biến (máy thể tích, máy cánh dẫn ly tâm, máy cánh dẫn hướng trục) dùng bơm nước download by : skknchat@gmail.com Hình 2: Phân bố cột áp theo lưu lượng số loại máy cánh dẫn Đối với máy cánh dẫn ly tâm (Hình 3), lưu chất vào tâm rotor có cánh xoay, đẩy ly tâm bên buồng góp gom lại, dẫn lối Vận tốc quay cao, lưu chất nhận động lớn Chênh lệch áp suất lối lối vào sinh chuyển động động thành áp Máy cánh dẫn ly tâm dùng nhiều lĩnh vực khác Tuy nhiên có số hạn chế áp suất tĩnh sau máy thấp, tiếng ồn… Hình 3: Mơ hình máy cánh dẫn ly tâm Các đại lượng đặc trưng máy cánh dẫn ly tâm bao gồm: • Lưu lượng thể tích đo vịng chắn: d2 C Q = d v • Vận tốc lưu chất: V= • Qv (2) A Áp suất toàn phần: P = (V2 tF download by : skknchat@gmail.com Trong đó: (đơn vị hệ SI) : đường tính vịng chắn lưu lượng 0: chênh lệch áp suất qua vòng chắn lưu lượng : khối lượng riêng khơng khí d: hệ số lưu lượng : diện tích tiết diện cắt ngang 1, 2: áp suất phía trước phía sau bánh cơng tác 1, 2: vận tốc lưu chất lối vào lối quạt Thiết bị thí nghiệm vận hành: Bộ thiết bị thí nghiệm gồm mơ hình quạt ly tâm Hình 4, xử lý liệu IDF7, bánh cơng tác có chiều cánh khác Thiết bị kết nối với máy tính thơng qua cổng USB Hình 4: Mơ hình quạt ly tâm FM40 FM40 hoạt động với hai bánh cơng tác có sẵn (dạng backward-curved blades forward-curved blades) với tốc độ quay điều khiển chương trình tương tác Bánh cơng tác đặt buồng góp nối với hai ống dẫn (một ống hút, ống đẩy) đặt vuông góc Trên hai ống lắp cảm biến thiết bị khác sau (Hình 5): • • Ống hút: cảm biến đo áp suất đầu vào áp suất trước quạt, cảm biến đo nhiệt độ, lưới tổ ong ổn định dòng trước vào quạt Ống đẩy: cảm biến đo áp suất đầu quạt, thiết bị điều khiển lưu lượng ống cao su Ngồi cịn có cảm biến đo moment xoắn trục motor download by : skknchat@gmail.com Hình 5: Vị trí đo cảm biến ống hút ống đẩy Lưu ý: Thiết bị điều khiển lưu lượng không giữ lưu lượng ổn định gần đóng, lưu lượng nhỏ; ổn định độ mở tăng dần Hai bánh công tác FM40 cánh số: (1) backward-curved blades (2) forward-curved blades Hình Hình 6: Hai bánh công tác FM40 Lưu ý: Bánh công tác số bị lệch trục, rung động lớn tốc độ motor 25% Không vận hành thiết bị tốc độ này! 2.1 Lắp đặt hệ thống thí nghiệm: Tiến hành nối dây thiết bị thí nghiệm Hình 11 Sau đó, bật cơng tắc TỔNG MAINS, đèn “Power” sáng có điện đèn “Active” sáng kết nối với máy tính download by : skknchat@gmail.com Lưu ý: - Các công tắc TỔNG MAINS phải vị trí OFF lắp đặt Hạn chế tháo – lắp nhiều lần Hình 7: Nối dây thiết bị thí nghiệm 2.2 Phần mềm tương tác: 2.2.1 Cài đặt: Phần mềm tương tác FM40 kết nối với máy tính qua cổng USB Có hai phiên chương trình là: • • FM40-306 (/FM40-306/Setup.exe): phiên cũ chương trình, cần cài đặt trước sử dụng, nhận giao tiếp cổng COM có giá trị nhỏ FM40-308 (/FM40 new Software/FM40/Program/Cs308.exe): phiên mới, tự động quét cổng COM giao tiếp với máy tính, chạy khơng cần cài đặt Lưu ý: - Trong số trường hợp yêu cầu cài đặt FM40-306 trước sử dụng FM40308 Nếu máy tính khơng tự động nhận cổng COM cần cài đặt Driver download by : skknchat@gmail.com Biểu đồ đồng dạng cho trường hợp quay thuận chiều mức vận tốc: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cpu Cq 350 300 Cq 200 rpm = 2018 150 100 rpm = 3009 50 0 Cp (Pu) Hình 23: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cpu Cq (cánh thuận) Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH 0.12 CH 0.1 0.02 0 50 100 150 200 250 300 350 Cq Hình 24: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH (cánh thuận) Từ điểm giá trị đồ thị sát xu hướng nên ta nhận xét chúng có đồng dạng động lực học Từ ta kiểm tra lại nhận xét 24 download by : skknchat@gmail.com Kiểm tra đồng dạng: Giả sử Fan setting = 57%, với vận tốc 2018 rpm: công suất Pu=17.17 W, Qv=49.85 (l/s), tổng áp suất mà quạt cung cấp cho dịng khí PtF=0.34 kPa Tại ta tính được: • Hệ số cơng suất: n D5 Cp = • Hệ số lưu lượng: Q = C Q • Hệ số cột áp: nD gH C H = nD Từ hệ số vơ thứ ngun trên, ta dự đốn giá trị tốc độ thứ 2, vận tốc 3009 rpm: • P=C p P = 56.922 W • Q=C Q (So sánh với kết đo 56.59 W) P = • tF P tF (kPa) (So sánh với kết đo 0.76 W) 25 download by : skknchat@gmail.com Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 80 Pu (W) 60 40 20 0 Cp Hình 25: Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) 100 80 Đồ thị so sánh giá trị Qv tính theo lí thuyết đo thực nghiệm Qv (l/s) 0 Cq Hình 26: Đồ thị so sánh giá trị Qv tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) PtF (kPa) Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm Giá trị PtF tính từ hệ số Giá trị đo 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 C_H Hình 27: Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm (cánh thuận) 26 download by : skknchat@gmail.com Quan sát đồ thị ta khẳng định ta dự đoán hoạt động quạt vận tốc từ vận tốc khác cho trước dựa vào đồng dạng động lực học ❖ Trường hợp (Bài 2.2): Quay ngược chiều Tổng áp suất mà quạt cung cấp cho dịng khí theo lưu lượng thể tích 0.90 0.80 0.70 ptF 0.60 0.20 0.10 0.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 Qv Hình 28: Đồ thị biểu diễn tổng áp suất tổng theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác Chênh lệch áp suất tĩnh giữ đầu vào đầu theo lưu lượng thể tích 0.800 0.700 PDF 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.00 Qv Hình 29: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất tĩnh đầu vào đầu theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 27 download by : skknchat@gmail.com chênh lệch áp suất vịng chắn lưu lượng theo lưu lượng thể tích 0.800 0.700 0.600 PDO 0.500 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 Qv Hình 30: Đồ thị biểu diễn thay đổi chênh lệch áp suất vòng chắn lưu lượng theo lưu lượng thể tích tích hai tốc độ quạt (ngược) khác Cơng suất khí động theo lưu lượng thể tích 180.0 160.0 140.0 Pm 120.0 100.0 80.0 rpm=2018 40.0 20.0 0.0 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 Qv Hình 31: Đồ thị thể mối quan hệ cơng suất khí động theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác 28 download by : skknchat@gmail.com Công suất bánh công tác tạo theo lưu lượng thể tích 90.00 80.00 70.00 Pu 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00 Qv Hình 32: Đồ thị thể mối quan hệ công suất cánh quạt theo lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác Hiệu suất theo lưu lượng thể tích 60.000 Fan efciency (egr) 50.000 40.000 30.000 rpm=2018 20.000 rpm=3009 10.000 0.000 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 Qv Hình 33: Đồ thị biểu diễn hiệu suất cánh quạt lưu lượng thể tích hai tốc độ quạt (ngược) khác Nhận xét: ta thấy đồ thị có xu hướng giống với nhận xét cho đồ thị phần 3.5 giống với đồ thị cánh thuận chiều 29 download by : skknchat@gmail.com Biểu đồ đồng dạng cho trường hợp quay ngược chiều mức vận tốc: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cp (pu) Cq 350 300 Cq 250 0 Cp (Pu) Hình 34: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cp (Pu) Cq (cánh ngược) Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH 0.12 0.1 CH 0.08 0.06 0.04 0.02 0 50 100 150 200 250 300 350 Cq Hình 35: Đồ thị đồng dạng biểu thị qua Cq CH (cánh ngược) 30 download by : skknchat@gmail.com Từ điểm giá trị đồ thị sát xu hướng nên ta nhận xét chúng có đồng dạng động lực học Từ ta kiểm tra lại nhận xét Kiểm tra đồng dạng: Ta tính hệ số đồng dạng vận tốc 2018 rpm trước, từ dự đoán giá trị tốc độ 3009 rpm từ tốc độ 2018 rpm trước đó, tiến hành vẽ đồ thị so sánh giá trị phương pháp, ta đồ thị sau: Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 80 70 Pu (W) 60 50 40 20 10 0 Cp Hình 36: Đồ thị so sánh giá trị Pu tính theo lí thuyết đo thực nghiệm Đồ thị so sánh giá trị Q tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 120 100 Qv (l/s) 80 60 40 20 0 Cq Hình 37: Đồ thị so sánh giá trị Q tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 31 download by : skknchat@gmail.com Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm 0.85 0.8 PtF (kPa) 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.07 C_H Hình 38: Đồ thị so sánh giá trị PtF tính theo lí thuyết đo thực nghiệm Tương tự với cánh thuận chiều ta khẳng định ta dự đốn hoạt động quạt vận tốc từ vận tốc khác cho trước dựa vào đồng dạng động lực học 32 download by : skknchat@gmail.com ... 10 2.3 Các đại lượng cần lưu ý: 12 Bài 1: Khảo sát đường đặc tính quạt ly tâm: 13 3 .1 Mục đích yêu cầu thí nghiệm: 13 3.2 Nguyên lý: 13 3.3 Tiến hành thí. .. dây thiết bị thí nghiệm Hình 8: Thư mục cài đặt chương trình tương tác FM40 10 Hình 9: Giao diện FM40-308 10 Hình 10 : Giao diện FM40-306 11 Hình 11 : Đồ thị... liệu 1. 1 14 Bảng 2: Bảng số liệu 1. 2 14 Bảng 3: Bảng số liệu 2 .1 (FS=57%) với vận tốc 2 018 rpm 19 Bảng 4: Bảng số liệu 2 .1 (FS=85%) với vận tốc 3009 rpm 19 Bảng