2 Описание экспериментального стенда и методики измерения

Основным элементом стенда является модель циклонной камеры 10, выполненная из оргстекла. Размеры рабочего объема камеры: диаметр Dк=2Rк=310 мм, длина Lк=480.5 мм. Ввод воздуха в камеру производится двумя расположенными тангенциально к внутренней поверхности рабочего объема входными каналами (шлицами) высотой hвх = 9.92 мм из раздаточного короба-ресивера 9. отвод газа из камеры осуществляется через плоский торец с круглым осесимметрич­ным выходным отверстием, безразмерный диаметр которого dвых можно варьировать в диапазоне значений от 0,2 до 0,6 (dвых = 124мм). В качестве дутьевого устройства 2 используется воздуходувка. Измерение расхода воздуха через установку производят методом снятия поля скоростей пневмометрическим насадком 6 в мерном сечении подводящего трубопровода 5. температура воздуха, подаваемого в циклонную камеру, измеряют ртутными лабораторными термометрами 4, 7, установленными в гильзах в начале измерительного участка трубопровода и непосредственно перед циклонной камерой. Отбор статистического давления во входных каналах и на боковой поверхности модели осуществляется через дренажные отверстия диаметром 0,7 мм. В качестве измерительного прибора используется дифференциальный водяной манометр 14, соединяемый с соответствующими точками отбора давления переключателем 15. В объеме камеры производится снятие распределений скоростей и давлений в одном или нескольких сечениях.

Рисунок 2- Принципиальная схема экспериментальной установки

В качестве пневмометрического насадка 12 используется трехканальный цилиндрический зонд с диаметром приемной части 2,6 мм. Как показывают тарировочные опыты, введение измерительного насадка в рабочий объем модели не вносит существенных возмущений в поток. Трехканальные цилиндрические зонды применяются для исследования практически плоского потока. Приближенно циклонный поток в пределах его ядра можно рассматривать как плоский. Насадок 3 имеет три отверстия диаметром 0,3-0,4мм, находящиеся на его боковой поверхности в одной плоскости, перпендикулярной оси зонда, на определенном расстоянии (не менее 2d) от торца. Боковые отверстия по отношению к центральному располагаются симметрично, причем угол между их осями должен составлять . Пуск экспериментального стенда производится путем включения воздуходувки с электрощита управления при закрытой заслонке 3 на воздухопроводе.

Прежде чем приступить к производству замеров, необходимо вывести установку на стационарный режим. Для этого обычно требуется 30-40 мин. Убедившись в достижении стационарного режима, приступают к проведению эксперимента.

3 Измерение скоростей и давлений в объеме циклонной камеры

В настоящей работе для аэродинамических измерений в закрученном циклонном потоке использованы комбинированные пневмометрические насадки - зонды, позволяющие производить замеры полного и статического давлений, полной скорости и ее компонент, а также углов скоса потока

Трехканальные цилиндрические зонды применяются для исследования практически плоского потока. Приближенно циклонный поток в пределах его ядра можно рассматривать как плоский.

Рисунок 3- Трехканальный цилиндрический зонд и схема его подключения к измерительным приборам.

Схема подключения к измерительным приборам показана на рис.9. Насадок 3 имеет три отверстия диаметром 0,3÷0,4мм, находящиеся на его боковой поверхности в одной плоскости, перпендикулярной оси зонда, на определенном расстоянии (не менее 2d) расстоянии от торца. Боковые отверстия по отношению к центральному располагаются симметрично, причем угол между их осями должен составлять 90 ÷ 100°. Боковые отверстия соединяются с измерительными штуцерами импульсными трубками, центральное - через полость державки зонда.

При работе с цилиндрическим зондом необходимо придерживаться следующей последовательности:

1) укрепить ножку 1 координатника в каретке (см.рисунок ), а зонд 10 в

подвижной рейке 7 координатника с помощью стопорного винта 8 и ввести его через уплотняющую манжету 2 в отверстие измерительного сечения вращением ходовой гайки 13;

2)совместить приемные отверстия зонда с боковой поверхностью камеры и записать нулевое радиальное положение зонда по делениям на рейке и ходовой гайке;

3)вращением барашка 6 установить зонд таким образом, чтобы импульсные отверстия были ориентированы на поток;

4)продуть импульсные трубки насадка сжатым воздухом от ручного насоса и подключить зонд к измерительной схеме;

5) вращением зонда установить его по горизонту, пользуясь жидкостным уровнем, после чего зафиксировать поворотную часть координатника стопором 4;

6) поворотом лимба координатника в соответствующую сторону относительно указателя угла скоса потока ввести угловую поправку насадка (последняя учитывает неточность расположения боковых отверстий и шпонки

зонда относительно центрального отверстия и определяется при тарировке зонда вместе с координатником в аэродинамической трубе);

7)установить зонд в требуемой точке замера (отсчитанной от нулевой) с помощью ходовой гайки и ее стопора 2 с учетом п. 3;

8)отрегулировать и включить в работу микроманометр 4 (см. рисунок ), регистрирующий перепад давления между боковыми отверстиями;

9)вращением зонда вокруг оси с помощью барашка 6 установить его таким образом, чтобы уровень рабочей жидкости в наклонной трубке микроманометра совместился с нулевой (начальной) отметкой. При этом давления в обоих боковых отверстиях одинаковы, а вектор полной скорости потока направлен точно по оси центрального приемного отверстия.

После этого непосредственно приступают к производству замеров. По дифференциальному водяному манометру 1 (см. рисунок 3.2) отсчитывают перепад давления А1, между центральным и одним из боковых отверстий, пропорциональный напору в данной точке потока, а по дифманометру 2 (3.2) – полный напор А2 . Угол скоса поток φ определяют по лимбу координатника с ценой деления 1° . Полученные данные позволяют определить полную скорость потока и ее тангенциальную (вращательную) и осевую составляющие, а также статическое давление.

При необходимости исследования пространственного трехмерного потока обычно применяют шаровые зонды [1, 5]. Приемная часть зонда имеет вид сферы, в которой имеется пять отверстий отбора давления. Отверстия расположены в двух перпендикулярных друг другу диаметральных плоскостях. Угол между осями центрального и каждого из боковых отверстий составляет 40÷500. Все отверстия соединены с измерительными штуцерами импульсными трубками.

Так же как и цилиндрический, шаровой зонд позволяет производить непосредственные замеры лишь угла скоса потока φ , для чего используются отверстия 4 и 5. Вращение головки зонда вокруг оси, перпендикулярной продольной оси насадка, невозможно, поэтому второй угол скоса потока ψ может быть найден косвенным путем по давлениям, измеренным в отверстиях 1 и 3. Путем специальной тарировки насадка [5] обычно устанавливают связь коэффициента К_ψ = А₃/А₁ с углом ψ, где А₃ - перепад давления между точками 3 и 1. Тарировочные характеристики шарового зонда, используемого в настоящей работе, приведены на рисунке . Порядок работы с шаровым зондом ринципиально ничем не отличается от приведенного выше для илиндрического. Разницазаключается лишь в необходимости дополнительного замера перепада А3. Расчетные зависимости для шарово-шарового зонда также приведены в разделе 4