Работа 12. Исследование распределения воздуха в двухструйном параллельном соединении
Цель работы: закрепить знания о коэффициенте расхода воздуха и его практическом использовании, исследовать распределение воздуха по ветвям параллельного соединения.
Общие сведения
При отсутствии утечек или подсосов воздуха распределение его в двухструйном параллельном соединении (рис.12) подчиняется очевидному закону:
Q = Q1 + Q2 (47)
Это элементарное уравнение разрешимо, если известны любые два его члена. Если менять сопротивление одной из ветвей соединения с помощью шибера, выполняющего роль вентиляционного окна, то будет меняться и общий расход воздуха Q за счет изменения общего сопротивления системы выработок, и его распределение по струям (ветвям) Q1 и Q2 , причем все эти изменения будут подчиняться закону (47). Например, если полностью перекрыть выработку 2, то Q2 = 0 и Q = Q1 ; если уменьшать сопротивление выработки 2 (например, приоткрывать шибер), то Q и Q2 будут увеличиваться, а Q1 – уменьшаться, но так, что равенство (47) будет оставаться справедливым.
Q1
Q
Q
Q2
Рис. 12. Двухструйное параллельное соединение
Поэтому, зная общий расход воздуха Q и расход воздуха в любой из ветвей двухструйного параллельного соединения, можно определить расход воздуха в другой ветви.
План работы
1. Изучите общие сведения.
2. Вспомните устройство аэродинамической установки и правила измерения депрессии в ее точках.
3. Подготовьте табл.3.
4. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления нижней ветви. Для этого выполните следующие действия.
4.1. С помощью двух микроманометров или микроманометра и тягомера одновременно измерьте статическую депрессию на участке 0-1 и скоростную депрессию между точками 7 и 6 при полностью открытом шибере 1 и пяти различных положениях шибера 2. В первом положении шибер 2 должен быть полностью закрыт; при этом по нижней ветви воздух не пойдет (при отсутствии подсосов) и h с к 7-6 = 0; во втором положении шибер 2 должен быть приоткрыт примерно на 10 мм (см. риски на шибере), в третьем – на 20 мм, в четвертом – на 30 мм и в пятом – полностью открыт.
При наличии одного прибора измерения выполняются так, как указано в работе 11.
4.2. Для каждого из пяти положений шибера определите:
-площадь окна Sок, регулируемую шибером; эта площадь определяется по формуле Sок = КН, м2, где Н – высота подъема шибера над почвой выработки (высота щели), м; К – эмпирический коэффициент; для аэродинамических моделей № 2, 3, 4 К = 0,043; для модели № 1- верхняя ветвь (без крепи) К =0, 050, нижняя ветвь (с крепью) К = 0,045.
-отношение площади окна Sок к площади S поперечного сечения выработки, в которой установлено окно (шибер); значение S принимается по табл.1;
-количество воздуха, поступающего в модель (формулы 22 и 23);
-скорость движения воздуха в точке 7 vт = v7 (формула 16);
-расход воздуха в нижней ветви модели
Q н = Kр vт Sт (48)
-величину коэффициента расхода воздуха Kр примите по материалам работы 11; площадь сечения выработки в точке 7 Sт примите по табл.1;
-расход воздуха в верхней ветви модели
Q в = Q – Q н (49)
Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл. 16.
Таблица 16
Номер регулирующего шибера |
Отношение Sок / S |
h ст 0-1 мм вод. ст. |
h ск 7-6 мм вод. ст. |
V1, м / с |
V7, м / с |
Q м3 / c |
Q н м3 / c |
Q в м3 / c |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 . . . 1 |
|
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений и расчетов расхода воздуха изобразите графически (рис. 13).
5. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления верхней ветви. Для этого выполните те же действия, измерения и расчеты, что и в пункте 4, но расход воздуха регулируйте шибером 1. Начинайте измерения при полностью открытом шибере 2 и полностью закрытом шибере 1.
6. Оформите и защитите отчет.
Рис. 13. Распределение воздуха в двухструйном соединении
Контрольные вопросы
1. Что такое депрессия?
2. От чего зависит величина статической депрессии?
3. Чем отличается точка 7 модели от точки 6?
4. Какое давление действует в точках 6 и 7 модели?
5. Что такое скоростная депрессия?
6. Скорость движения воздуха в точке 7 больше или меньше средней по сечению и почему?
7. Как определить среднюю скорость движения воздуха в любом сечении модели?
8. Что выражает коэффициент расхода воздуха?
9. Какие значения может принимать коэффициент расхода воздуха: равные единице, больше или меньше ее?
10. Как определить расход воздуха в коллекторе, в верхней и в нижней ветви модели?
11. Как и почему меняется количество воздуха, поступающего в коллектор модели при изменении положения шибера?
12. Если полностью открыты оба шибера, то по какой ветви (верхней или нижней) проходит большее количество воздуха?