Метод.для лаб

U cp = U cp' × Mu

Пример, Uср =8 см. Масштаб скорости Ми = 1 м/с = 1/см, тогда Uср = 8*1 = 8 м/с.

9. Определить расход воздуха V по формуле (11) и сравнить с расходом воздуха, полученным с помощью диафрагмы при том же положении дросселя V' по формуле (5).

10.Определить коэффициент расхода наборной трубки

α= VV '

Контрольные вопросы

1.Что такое абсолютное, статическое, динамическое и манометрическое давление?

2.Почему для определения скорости потока в трубопроводе необходимо производить измерения в нескольких точках по диаметру трубопровода.

3.Каковы преимущества и недостатки измерений расходов напорными

трубками?

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:

1.Приступать к выполнению лабораторной работы только с разрешения преподавателя.

2.При обращении со стеклянными приборами соблюдать осторожность

ибережное обращение.

3.Запуск и остановку вентилятора производит лаборант по указанию преподавателя или преподаватель.

4.Не загораживать выход воздуха из установки.

5.По окончании работы все переносные приборы сдаются преподавате-

лю (лаборанту).

Рекомендуемая литература

1.Калошин М.О., Кулаков О.М., Левченко П.В. Лабораторный практикум с металлургической теплотехники. - Киев: Вища шк., 1972. - С. 58-74.

2.Металлургическая теплотехника : В 2 т. Т I. Теоретические основы: Учеб. для вузов / В. А. Кривандин, В.А, Арутюнов, Б.С. Мастрюков и др.

-М.: Металлургия, 1986. - С. 76-78.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ

11

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы: ознакомиться с методами определения местных сопротивлений и снятием аэродинамических характеристик воздухопроводов, приобрести опыт расчетов и применения уравнения Д. Бернулли.

Методика проведения работы

Согласно уравнению Д. Бернулли сумму статического, динамического и геометрического давлений при движении газа по трубопроводу называют

полным давлением.

По мере удаления от первоначального сечения трубопровода полное давление реального газа постепенно уменьшается вследствие расхода энергии на преодоление сил трения и различных местных сопротивлений.

Местные сопротивления возникают вследствие изменения скорости потока, направления движения или соединения потоков, что приводит к местным завихрениям в виде циркуляционных зон и перераспределению скоростей сечении канала. При этом на небольшом участке канала теряется большое количество энергии движущегося газа (рис, 5,6,7).

В случае изотермического движения газа потери давления на местном сопротивлении

	U	2
DPм.с = Км.с.		t	× ρ	t	= Км.с. × ρ	д	,
2

где U t - средняя скорость потока при данной температуре и давлении Р,

м/с;
ρt	- плотность газа при тех же условиях, кг/ м3 ;

Км.с. - коэффициент потери давления на местное сопротивление, которое в данном случае определяется экспериментально; он зависит от характера местного сопротивления и его значения для расчетов берутся из справочников.

В случае изменения сечения канала (рис. 5,6) в формуле (13) принимается большее значение скорости, т.е. ее значение в узком канале, а следо-

вательно, большее динамическое давление P′′д .

При экспериментальном определении потерь давления на внезапный поворот следует пользоваться уравнением Д. Бернулли, которое при постоянстве геометрического давления для двух сечений трубопровода записы-

12

вается следующим образом:
Pст1 + Pд1 = Pст2 + Pд2 + Pм.с
Отсюда находим потерю давления на местное сопротивление
Pм.с = Pст1 - Pст2 + Pд1 - Pд2
Для простоты в дальнейшем Pст1; Pст2 и т.д. обозначать P1 и P2	и т.д.
Следует иметь в виду, что Pд1 не обязательно равно P′д , Pд2	не обя-

зательно равно P′′д . P1 и P1 берутся в соответствии со схемой воздухо-

провода (рис. 8): для диаметра 68 мм - P′д , для диаметра 34 мм - P′′д . Для уменьшения ошибок при замерах следует измерять не давления P1

и P2 , а разность давлений P1 - P2 = P1 − 2 или наоборот					P1 − 2 = P2 –
P1 = -( P2 – P1), если P2 > P1.
Окончательно будем иметь
Pм.с = P1 - P2 + Pд1 - Pд2 = P1 − 2 + Pд1 - Pд2,
а для участка 4–5	Рм4−.с5	= Р4 − Р5 = Р4 − 5
Аналогично определяется		Pм.с для участков 6-7, 10-11,			12-13.
Коэффициент местного сопротивления из формулы (13)
		Км.с. =	Pм.с.
			Pд .
Здесь Pм.с и Pд - в Н/ м 2		(мм.вод.ст.).

Рисунок 5. Внезапное расширение канала

13

Рисунок 6. Внезапное сужение канала

Рисунок 7. Поворот потока

14

Рисунок 8. Установка аэродинамического тракта.

15

Рисунок 9. Коэффициент местного сопротивления в зависимости от угла поворота

1 – шероховатое колено;

2 – гладкое колено;

Порядок проведения работы

1.Установка состоит из центробежного вентилятора и воздухопровода; характер сопротивлений и их размера показаны на рис, 9.

2.Потери давления на местных сопротивлениях опытно определяются на участках:

2-3 - вертикальный резкий поворот на 90°,

4-5 ~ внезапное расширение,

6-7 - внезапное сужение,

8-9 - поворот на 60°,

10-1I - плавное расширение,

12-13 - плавное сужение.

16

3.Проводится два опыта. Расход воздуха на каждом опыте устанавливается преподавателем.

4.Перед проведением опыта выполнить замеры для определения плотности и расхода воздуха.

5.Результаты замеров занести в табл. 2.1.

Р		=		Н/ м 2 (мм рт.ст,);
	а			о С
tсух		=			– температура сухого термометра;
tвл		=		о С	– температура влажного термометра;
Таблица 2.1
№	t	P	Pд	P2 − 3		P4 − 5	P6 − 7	P8 − 9	P10 −11
	1	1								P12 − 13
						Н/ м 2 (мм вод.ст,);
1
2

6.После проведения замеров провести расчеты в следующем порядке:

1)Плотность воздуха ρ у измерительной диафрагмы по формуле (3) и (4).

2)	Расход воздуха V по формуле (5).
3)	Средние скорости воздуха в воздухопроводе U ′ и U ′′ по формулам

(7)и (8).

4)Динамические давления P′д и P′′д по формуле (9).

Результаты расчетов заносятся в табл. 2.2. Результаты расчетов

Таблица 2.2

Номер	ρ ,		V,	U ′		U ′′	P′д		P′′д
опыта		м3	м3 /c
	кг/				м/c		Н/ м	2
								(мм вод.ст,)
1.
2.

17

5)Потери давления по уравнению Бернулли (16), а для внезапного расширения (участок 4-5) - (16а).

6)Коэффициенты потерь давления опытные по формуле (17).

7)Для оценки точности опытного определения Км.с. его следует определить по графикам (рис. 9,10), их будем называть табличными.

Для резкого поворота

Км.с. = 1,2 × В (по рис. 10).

При резком изменении сечения канала Км.с. определить по графикам рис.10

(Квых или Квх)

Не следует забывать, что для круглого канала

1	=	(d )2
F		(D)2

8) По табличным коэффициентам местных сопротивлений определить расчетные потери давления на местных сопротивлениях

Pм.с расч. = Км.с.табл. Pд

Результаты расчетов занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3

		(эскиз)	Pм.с ,		Динами-			Коєффициент по-			Потери
			(мм		ческое			терь			давле-
			вод.ст,)		давление			давления Км.с.			ния
		Тип сопротивления			Р,						Расчет-
			1о	2				Эспери-		Таб-
					приня-						ные
			п	о				мен-		лич
					тое
				п				тальный		ный	Pм.с .р
	№ Участка				для рас-
					чета
№ п/п					Км.с.
					1о		2о	1о	2оп
					п		п	п

12 – 3

24 – 5

36 - 7

48 - 9

510 - 11

612 - 13

18

Рисунок 10. Коэффициенты сопротивления (начало)

19

Рисунок 10. Коэффициенты сопротивления (окончание)

а – при внезапном изменении сечения (относятся к скорости в меньшем сечении);

б – при плавном расширении (диффузоре); в – при плавном сужении (конфузоре).

Контрольные вопросы

1.Как изменяются потери давления при изменении расхода газа через трубопровод?

2.Каково соответствие табличных (по графикам) и экспериментальных коэффициентов потерь давления?

3.Как влияет на величину потерь давления округление поворота и угол поворота?

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ:

1.Приступать к выполнению лабораторной работы только с разрешения преподавателя.

2.При обращении со стеклянными приборами соблюдать осторожность

ибережное обращение.

3.Запуск и остановку вентилятора производит лаборант по указанию преподавателя или преподаватель.

4.Не загораживать выход воздуха из установки.

20