4. Описание лабораторной установки

Работа выполняется на универсальном стенде (рис.3). Воздух по­ступает по воздуховоду 1 через сопло 2. Измерение скоростного давления производится трубкой Прандтля 3, подсоединенной к микроманометру 4.

Помещение трубки Прандтля вдоль оси струи и поперек осуществ­ляется с помощью координатника 5. Около горизонтальных направ­ляющих укреплена линейка со шкалой 6 для отсчета длины струи. Для измерения диаметра струи имеется шкала на вертикальных направляю­щих координатника. Регулирование подачи воздуха через сопло произ­водится поворотной заслонкой 7. Измерение пьезометрического давления перед соплом осуществляется водяным U-образным манометром 8.

5. Порядок выполнения работы

   1. До выполнения работы следует подготовить установку: .

1. измерить диаметр круглого сопла;

2. проверить правильность соединения трубки Прандтля с микрома­нометром (центральное отверстие трубки должно быть подсоединено к “+ "манометра, а щелевое к "-");

3. установить трубку Прандтля так, чтобы ее центральное отвер­стие совпало с осью среза сопла. Закрепить трубку и замерить на­чальное положение указателя на шкале, принять его за нуль;

4. установить подвижное колено микроманометра в верти­кальное положение: К=1 (во избежание выброса жидкости).

2. Подготовить журнал наблюдений и расчетов. Форма журнала наблюдений и расчетов для исследования скорости по оси струи и ее поперечному сечению приведена в табл.1 и 2.

3. Включить вентилятор и установить заслонкой 7 величину пьезометрического давления по манометру 8 близкую к макси­мальному ( ). Эту величину записать в журнал (примечания), следить за постоянством и в случае необходимо­сти подрегулировать заслонкой 7.

4. Приступить к измерению скоростных давлений, как это указано в табл.1 и 2 (журнал наблюдений).

6. Обработка опытных данных

1. По величине истинного скоростного давления ( ) определить скорость по оси струи и по ее сечению (рис.4).

,

где - тарировочный коэффициент трубки Прандтля;

- плотность воздуха в струе. Принимаем С.

.

Тогда

.

2. Результаты занести в табл.1 и 2.

Определить относительную скорость , и

-относительное расстояние и результаты занести в табл.1.

W₀ - скорость на срезе сопла, м/с (в сечении "0");

-гидравлический диаметр сопла, мм.

3. Произвести расчеты:

а) длины начального участка (формула 1);

б) относительных величин осевой скорости (формула 2), диаметра струи (формула 4), расхода (формула 5) на расстоянии "X" 300 и 500 мм от среза сопла;

в) скорости в поперечном сечении на расстоянии х=300 мм от среза сопла и на расстоянии 10 мм от оси струи по формуле (8) (полагаем эпюру скорости относительно оси симметричной).

4. Построить график 1 в координатах . Выде­лить длину начального участка, полученную в опыте, пунктиром нанести на график расчетную длину начального участка для сравнения с опытом.

5. На график 1 нанести точками расчетные относительные скоро­сти (при Х=300 мм и Х=500 мм) для сравнения с опытными.

6. Построить график 2 в координатах х-у. По оси х - расстояние от среза сопла, по оси у - расстояние от оси сопла. В сечениях х=150 мм и у=300 мм построить эпюры скоростей по сечению струи (табл.2), выбрав предварительно масштаб. Размеры сопла должны соответство­вать масштабу по оси “y” (см. рис.4).

7. Соединить точки, где скорости равны нулю (граница струи), с кромкой сопла. Из полученного треугольника (любого) определить tg( / 2) , а затем угол раскрытия струи " ".

8. На графике 2 нанести расчетную величину скорости в сечении струи для сравнения с опытной в этой же точке (см.п.5.3, в )

9. Сделать вывод по работе. В вьводе показать, как опытные дан­ные согласуются с расчетными. Как подтверждаются основные закономер­ности свободной струи.

Рис.3 Универсальная установка:

1 – воздухопровод; 2 – сопло; 3 - трубка Прандля; 4 – микроманометр; 5 – координатник; 6 – линейка со шкалой; 7 – заслонка; 8 – U-образный манометр

Рис.4 Определение границ струи

(угла раскрытия)

Таблица 1

Исследование струи вдоль оси

Параметры	Расстояние от среза сопла по оси струи Х, мм
	0	5	10	20	30	40	50	70	90	110	130	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600	Примечание
Синус угла наклона трубки микроманометра «К»
Рск’ по прибору, мм. вод. ст.
Рск истинное:
Скорость, м/с
Относительное расстояние x/d0 d0 – диаметр сопла – 20 мм
Относительная скорость W/W0 W=W0 при Х=0

Таблица 2

Исследование струи по ее сечению

Параметры	Расстояние по оси струи Х, мм
	Х = 150 мм							Х = 300 мм										Примечание
	По сечению струи – y, мм							По сечению струи – y, мм
	0	5	10	15	20	25	30	0	5	10	15	20	25	30	35	40	50
Синус угла наклона трубки микроманометра «К» (поправка)
Рск’ по прибору, мм. вод. ст.
Рск истинное:
Скорость, м/с

Примечание. Влияние формы сопла на закономерности свободной струи выполняются по указанию преподавателя.