Работа 2. Измерение статической, скоростной и полной депрессии

Цель работы: закрепление знаний и навыков, полученных при работе с приборами на аэродинамической установке, знаний о видах давления и депрессии, освоение техники измерения различных видов депрессии и приемов перевода величины депрессии из одной системы единиц в другую, определение удельного веса воздуха по его температуре и давлению, определение скорости движения воздуха по скоростному напору.

Общие сведения

В точке 6 аэродинамической установки (см. рис. 1) отверстие трубки, соединяющей эту точку со штуцером 6, расположено непосредственно на стенке (почве) выработки и на него действует только статическое давление ( p₆ = p_ст ), передаваемое на штуцер 6. Поэтому этот штуцер выполняет роль того конца трубки Пито, который помечен знаком «-».

В точке 7 установки предусмотрена Г-образная трубка, выступающая в выработку и направленная входным отверстием навстречу потоку воздуха. На это отверстие действует полное давление (p₇ = p_п), которое через шланг передается на штуцер 7. Поэтому этот штуцер выполняет роль того конца трубки Пито, который помечен знаком «+».

В работе 2 все измерения выполняются в точках 6 и 7, входные отверстия которых находятся в одной вертикальной плоскости (в одном сечении), и скоростная депрессия (скоростной напор) равна разности между полным и статическим давлением в этом сечении: h _ск = p _п – p _ст = p₇ – p₆ = p _ск , т. е. в одном и том же сечении выработки (трубы) скоростная депрессия численно равна скоростному давлению (напору).

Величина скоростного давления зависит от скорости движения воздуха, а эта скорость различна в разных точках поперечного сечения. Поэтому величина скоростного давления зависит от положения наконечника трубки Пито в поперечном сечении выработки или трубопровода:

p _ск = h _ск = γv_т² /2g = ρv_т² /2 (14)

где: v_т – скорость движения воздуха в той точке поперечного сечения, где расположен наконечник трубки Пито, м/с; γ – удельный вес воздуха; ρ – его плотность (ρ = γ / g ).

Если скоростное давление (депрессия) выражается в мм вод. ст., то удельный вес воздуха в зависимости от его температуры и давления подсчитывается по эмпирической формуле:

γ = 0,461 p₀ /(t + 273) (15)

где: p₀ – атмосферное давление, мм. рт. ст.; t – температура воздуха, °С.

Из формулы (14) следует, что измерив величину скоростного давления p_ск (депрессии h_ск) в какой-либо точке воздушного потока, можно определить скорость движения воздуха в этой точке:

v_т = (2gh_ск/γ )^0,5 (16)

План работы

1. Вспомните основы шахтной аэромеханики, правила безопасности, устройство аэродинамической установки и приборов для измерения депрессии и давления, а также технику измерения и обработки результатов измерений.

2. Внимательно прочитайте общие сведения, изложенные в настоящей работе.

3. Изучите устройство, принцип действия воздухомерной трубки (рис.5) и правила работы с ней.

4. Подготовьте табл.3.

5. Измерьте микроманометром депрессию: статическую на участке 0 – 6 ( h _ст= h _{0 - 6} ); полную на участке 0 - 7 (h _п = h _{0 – 7} ); скоростную между точками 7 и 6 (h _ск = h _{7 – 6} ), используя пояснения к пункту 5 плана работы 1.

При выполнении замеров шибер 2 должен быть открыт, а шибер 1 – закрыт.

Контроль правильности измерений: h _ск = h _ст - h _п

Исходные данные и результаты измерений занесите в табл.3.

6. Измерьте температуру воздуха (t) и атмосферное давление (p₀) в лаборатории.

7. Соблюдая размерность, рассчитайте величину статического давления в точке 6 ( p _ст = p ₆ ) и полного давления в точке 7 (p _п = p ₇), имея в виду, что h_ст = h _{0 – 6} = p₀- p ₆ , а h _п = h _{0 – 7} = p ₀ - p _7.

8. По формуле (16) определите скорость движения воздуха в точке 7 модели v₇= v_т

9. Результаты измерений и расчетов сведите в табл.5.

Таблица 5

Давление				Депрессия
Усл. обозначения	Величина давления, выраженная в			Усл. обозначения	Величина депрессии, выраженная в
	Па	мм вод. ст.	мм рт. ст.		Па	мм вод. ст.	мм рт. ст.
1	2	3	4	5	6	7	8
p0 pст pп pск				- h ст h п h cк

10.Оформите и защитите отчет.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение воздухомерной трубки?

2. Можно ли воздухомерной трубкой измерить давление воздуха?

3. Что такое депрессия?

4. Чем отличается точка 7 модели от точки 6 и других точек замера?

5. Какие виды депрессии и давления можно измерить с помощью трубки Пито?

6. Какими приборами можно измерить величину депрессии?

7. Что такое статическое давление, полное давление, скоростное (динамическое) давление?

8. Зависит ли от положения трубки Пито в сечении выработки величина скоростного давления, полного, статического?

9. Какое давление во всасывающем трубопроводе больше – полное или статическое? А в нагнетательном? Приведите соответствующие доказательства.

10. Как изменится полное и статическое давление воздуха, воспринимаемое трубкой Пито, если ее наконечник повернуть в потоке на 180˚? Какое из этих видов давления больше при том и другом положении наконечника?

11. Какая депрессия во всасывающем трубопроводе больше – полная или статическая? А в нагнетательном? Приведите соответствующие доказательства.

12. Изобразите графически схемы подключения микроманометра к трубке Пито (см. рис.6 и 7) при измерении полной, статической и скоростной депрессии в нагнетательном трубопроводе.

13. Почему во всасывающем трубопроводе p_п > p_ст, а h_п < h_ст? Как будут выглядеть эти неравенства для нагнетательного трубопровода?

14. Как определить скоростную депрессию, не измеряя ее непосредственно?

15. От каких параметров зависит плотность воздуха? Как она меняется с ростом давления и температуры?

16. Как с помощью трубки Пито и микроманометра определить скорость движения воздуха?

17. Что покажет микроманометр, если его подключить к штуцеру «-» трубки Пито в горной выработке? К штуцеру «+»? К обоим концам трубки?

18. Влияет ли величина атмосферного давления на показания микроманометра или депрессиометра, подключенного к любой точке модели?

19. Выразите величины депрессии h _п , h _{ст ,} h _ск через разность соответствующих величин давления ( в форме h _i = p _х - p _y) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.