Работа 6. Измерение и исследование депрессии вентиляционного участка

Цель работы: освоить опыт использования уравнения Бернулли для решения конкретных задач, закрепить навыки работы с измерительными приборами и обработки результатов измерений, ознакомиться с производством депрессионных съемок.

Общие сведения

В соответствии с формулой (8) уравнение Бернулли для любого участка модели между точками замера m и n (по ходу струи) может быть записано в виде:

h _{cоп р m-n} = h _{ст m-n}+ h _{ск m-n} (29)

где: h _{cопр m-n} -депрессия участка m-n, характеризующая потери давления (расход энергии) на преодоление сопротивления движению воздуха от пункта m к пункту n; h _{ст m-n}- статическая депрессия (разность статических давлений), создаваемая работой вентилятора между пунктами m и n модели; h _{ск m-n} -скоростная депрессия (разность скоростных давлений) между пунктами m и n.

В соответствии с формулой (7)

h _{ск m-n} = ( v _m² - v _n² ) γ / 2g (30)

Уравнение (29) показывает, что депрессия участка h _cопр равна алгебраической сумме статической h _ст и скоростной h _ск депрессий на этом участке. Статическая депрессия характеризует изменение энергии давления, а скоростная – изменение энергии движения воздушного потока на исследуемом участке.

Т аким образом, для того, чтобы установить величину депрессии h _cопр, расходуемой на преодоление сопротивление движения воздуха на каком-либо участке модели, нужно измерить статическую депрессию и среднюю скорость движения воздуха на этом участке. Статическая депрессия измеряется с помощью микроманометра или депрессиометра, а средняя скорость движения воздуха в любом сечении модели определяется по формуле (28).

Рис. 9. Схемы измерения статической депрессии участка в горной выработке (1 – трубка Пито, 2 – микроманометр, 3 – резиновые шланги)

На этих принципах основаны и депрессионные съемки в шахтах и рудниках.

Для измерения статической депрессии в реальной сети горных выработок применяют барометры различных конструкций и микроманометры.

В первом случае в определенных пунктах сети выработок по направлению движения воздушной струи барометром измеряют величину статического давления p _{ст i} . Разность давления в пунктах замера определяет статическую депрессию между этими пунктами; при этом учитывают поправки на разность высотных отметок и колебания величины атмосферного давления.

Во втором случае статическую депрессию между пунктами замера измеряют с помощью микроманометра и воздухомерных трубок (рис.9). При этом резервуар микроманометра с помощью резинового шланга подключают к штуцеру «-» трубки Пито, расположенной в сечении m-m, а измерительная трубка микроманометра – к штуцеру «-» трубки Пито, расположенной в сечении n-n.

Среднюю скорость движения воздуха в пунктах замера определяют с помощью анемометров, трубок Пито или специальных датчиков.

План работы

1. Вспомните основы аэромеханики, устройство аэродинамической установки, приборов и технику измерений. 2. Подготовьте табл. 3.

3. Исследуйте верхнюю ветвь модели при открытом шибере 1 и полностью закрытом шибере 2 (точки замера 0,1,2,3,4,8), выполнив перечисленные ниже действия.

3.1. Измерьте микроманометром статическую депрессию на каждом участке: h _{ст 0-1} , h _{ст 1-2} , h _{ст 2-3} , h _{ст 3-4} , h _{ст 4-8} .

3.2. Выполните эти же измерения нарастающим итогом: h _{ст 0-1} , h _{ст 0-2} , h _{ст 0-3} , h _{ст 0-4} , h _{ст 0-8} .

Контроль правильности измерений: h _{ст 0-2} = h _{ст 0-1 +} h _{ст 1-2} ;

…………………………………………..

h _{ст 0-8} = h _{ст 0-1 +} h _{ст 1-2} + h _{ст 2-3} + h _{ст 3-4} + h _{ст 4-8} .

Исходные данные и результаты измерений занесите в табл.3.

3.3. Определите расход воздуха в исследуемой ветви. Так как шибер 2 полностью закрыт, то весь воздух, поступающий в коллектор, движется по верхней ветви модели. Поэтому расход воздуха будет одинаковым на каждом участке, а величина его определяется через скорость движения воздуха в коллекторе v₁ по формулам (22) и (23).

3.4. По формуле (28) определите среднюю скорость v_i движения воздуха в сечениях пунктов замера (0,1,2,3,4,8).

3.5. По формуле (30) определите величину и знак скоростной депрессии h_ск на каждом из исследуемых участков модели.

3.6. По формуле (29) определите депрессию h_сопр на каждом из исследуемых участков.

3.7. Результаты замеров и расчетов сведите в табл.9.

Таблица 9

Ветвь модели	Расход воздуха в ней Q, м^3/с	Пункты замера	Средняя скорость движения воздуха vi , м/c в пункте замера	Участок модели	Величина депрессии участка, мм вод. ст.
					h ст	h ск	h сопр
1	2	3	4	5	6	7	8
Верхняя		0 1 2 3 4 8		0-1 1-2 2-3 3-4 4-8
				0-2 0-3 0-4 0-8
Нижняя		0 1 5 6 8		0-1 1-5 5-6 6-8
				0-5 0-6 0-8

Примечание: в графе h_ск указывается величина и знак скоростной депрессии.

Рис. 10. Депрессиограммы верхней (В) и нижней (Н) ветвей модели

4. Исследуйте нижнюю ветвь модели при открытом шибере 2 и полностью закрытом шибере 1. Для этого нужно выполнить те же замеры, расчеты и действия, что и в пункте 3, но для точек 0,1,5,6,8.

5. Результаты замеров депрессии h _{сопр 0-i} по обеим ветвям модели изобразите графически (рис.10) и проанализируйте графики (по оси ординат откладываются значения депрессии, а по оси абсцисс – расстояния i-ой точки от входа в коллектор модели). Значения этого расстояния L o-i приведены в табл.10.

6. Оформите и защитите отчет.

Таблица 10

Ветвь модели	Номер точки замера	Расстояние точки от входа в коллектор L , м
1	2	3
Верхняя	1 2 3 4 8	0,03 0,27 0,86 1,46 2,33
Нижняя	1 5 6 8	0,03 0,69 1,29 1,99

Контрольные вопросы

1. Что выражает депрессия участка?

2. Из каких слагаемых состоит энергия потока воздуха на любом участке?

3. На что расходуется энергия потока на участке 0-1, на участке 1-2, 2-3, 3-4, 4-8, 1-5, 5-6, 6-8?

4. На каком участке и почему депрессия h _сопр ,больше: 2-3 или 3-4, 2-3 или 4-8?

5. Объясните знак h _{с к} на каждом из исследуемых участков модели.

6. Объясните, почему величина депрессии h _сопр на одних участках модели больше h _{с т} , а на других меньше h _{с т} ?

7. На каких участках модели и почему величина h _сопр = h _{с т} ?

8. На каком участке и почему депрессия h _сопр больше: 0-3 или 0-5?

9. Почему на любом из участков 0-i модели величина h _сопр < h _{с т} ?

10. В какой ветви модели расход воздуха больше и почему?

11. Депрессия h _{сопр 0-8} больше при движении воздуха по верхней или по нижней ветви модели? Почему?

12. Как определить величину статического давления в любой из измерительных точек модели?

13. Как измерить статическую депрессию какого-либо участка реальной горной выработки и депрессию, расходуемую на преодоление сопротивления движению воздуха?

14. Как изменятся показания микроманометра на рис.9, если его присоединить не к «минусовым», а к «плюсовым» концам обеих трубок Пито?