12558

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И СКОРОСТИ ГАЗОВ

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ по лабораторной работе №5М ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И СКОРОСТИ ГАЗОВ ВВЕДЕНИЕ Возможности теоретического решения задач аэродинамики ограничены поэтому эксперимент часто является единственным источником сведений о взаимодействия потока газа с различными тел

Русский

2013-05-01

373 KB

34 чел.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №5М

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА И СКОРОСТИ ГАЗОВ

ВВЕДЕНИЕ

Возможности теоретического решения задач аэродинамики ограничены, поэтому эксперимент часто является единственным источником сведений о взаимодействия потока газа с различными телами. Однако непосредственное исследование объектов связано с большими трудностями. Поэтому измерения проводят в аэродинамических трубах при соблюдении условий подобия.

Целью настоящей работы является приобретение навыков измерений в дозвуковой аэродинамической трубе расходов и скоростей газа.

. ТЕОРИЯ

Наиболее часто употребляемыми устройствами для измерения расхода газов являются дроссельные устройства. Принцип, их действия основан на уменьшении давления в месте сужения трубопровода. Величина падения давления зависит от скорости газа, а поэтому может служить мерой расхода.

На основании проведенных исследований Всесоюзным институтом мер и измерительных приборов разработаны, а Комитетом стандартов тер и измерительных приборов при Совете Министров СССР утверждены "Правила 28-64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами". В этих Правилах установлена конструкция дроссельных приборов, способы отбора давленая. "Правила 28-64" позволяют изготовить и применять дроссельные устройства без предварительной градуировки при соблюдении следующих условий:

1. Дросселирование производится в трубопроводе круглого сечения.

2. Исследуемый газ заполняет весь объем трубопровода.

3. Поток газа является установившимся.

4. Фазовое состояние вещества не изменяется. Одним из типов дроссельных устройств является диафрагма. Чертеж стандартной диафрагмы приведен на рис. 1.1.

Диафрагмы годно применять без градуировки в трубопроводах диаметром не менее 50 mm при одновременном соблюдения условия 0,05 <  m < 0,7. Величина m есть модуль диафрагмы, равный отношению площадей отверстий диафрагмы и кана-

Рис. 1.1. Стандартная диафрагма

По мере удаления потока от диафрагмы сечение струи увеличивается до размеров канала, скорость падает до начального значения, а давление повышается. Однако полного восстановления давления не происходит, так как часть энергии потока диссипируется.

Выражение для расхода пара дросселирования можно вывести, на основании уравнения Бернулли и уравнения неразрывности:

. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Принципиальная схема экспериментальной установки

1 - диафрагма, 2 - канал трубы. 3 - окно, 4 - рабочий участок. 5 - трубка Пито, 6 - заслонка. 7 - гибкий переход, 8 - вентилятор

Рис. 2.1

Измерение расхода а скорости газа производится в дозвуковой аэродинамической трубе., В качестве рабочей среды используется .воздух. На рис.. 2.1 приведена схема аэродинамической трубы.

Циркуляция воздуха в замкнутом канале создается вентилятором. Внутренний диаметр канала трубы D = (0.300 ± 0.005) м, диаметр отверстия диафрагмы d0= (0,210 ± 0,005) м. На рабочем участке трубы установлено смотровое окно и предусмотрены вводы для установки исследуемых моделей и приборов. Для компенсации возможных напряжений рабочий участок соединен с вентилятором гибким переходом.

Перепад давления на диафрагме измеряется диффереренциальннм оптическим манометром ОМ-10. Измерение местной скорости потока производится трубкой Пито, которую можно перемещать по .вертикальному диаметру канала, перепад давления на трубке измеряется жидкостным наклонным микроманометром ММН, соединенным с выводами трубки Пито резиновыми шлангами. Для оценки средней скорости используется ручной чашечный анемометр. Рабочие условия определяются по барометру-анероиду и ртутному термометру.

Изменение скорости потока воздуха в канале трубы осуществляется поворотом заслонки регулятора потока на угол α = 0° + 90°. На регуляторе установлен лимб с деленяями через 5°, по которому определяется угол поворота заслонки.

. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1.1. Оценить зависимость средней скорости потока  от угла поворота заслонка регулятора потока. Измерение провести ручным анемометром.

3.1.2. Установить зависимость объемного расхода воздуха в канале от угла поворота заслонки.

3.1.3. Измерять профиль местных скоростей по сечению канала при максимальном потоке. Измерения провести с помощью трубки Пито. Путем численного интегрирования определить расход и сопоставить его с соответствующим  значением, найденным по диафрагме.

3.1.4. Вычислить погрешности определяемых величин и указать их на графиках.

. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 4.1

Рабочие условия

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Значение

Атмосферное давление

 Па=Н/

99708,4

Температура воздуха в канале

           T

К

291,75

Коэффициент динамической вязкости воздуха при заданных условиях

           

Нс/м210-7

181,0

Плотность воздуха

          ρ

Кг/

1,205


Таблица 4.2

Результаты измерений средней скорости и расхода воздуха в канале

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

i



n, об.

t, с

, об/с

, м/с

Re 105

P, мм Hg

P, Па

Q, м3

Q, м3

1

0

700

67,44

10,38

10,31

2,05

3,9

520

0,74

0,05

2

15

650

64,72

10,04

10,03

2

3,2

427

0,67

0,05

3

20

600

64,61

9,29

9,4

1,87

2,8

373

0,63

0,05

4

25

550

66,93

8,22

8,51

1,69

2,2

293

0,56

0,05

Для табл. 4.2:

1-угол поворота заслонки регулятора потока;

2-разность показаний анемометра;

3-интервал времени;

4-скорость вращения оси анемометра;

5-средняя скорость потока в канале;

6-число Рейнольдса;

7-8-перепад давления на диафрагме;

9-объемный расход воздуха;

10-погрешность определения расхода;

Таблица 4.3

Измерение профиля местной скорости потока трубкой Пито и результаты численного интегрирования


1

2

3

4

5

6

i

ri, см

n, дел

P, мм

Н2О

P, Па

<V>, м/с

V, м/с

Si104, м2

Qi103, м3

0

0

68

13,6

133,3

12,4

0,1

0

0

1

1

69

13,8

135,2

12,5

0,1

3,14

3,90

2

2

70

14

137,2

12,6

0,1

9,42

11,82

3

3

69,5

13,9

136,2

12,5

0,1

15,71

19,70

4

4

69

13,8

135,2

12,48

0,1

21,99

27,45

5

5

68

13,6

133,3

12,4

0,1

28,27

35,15

6

6

67

13,4

131,3

12,3

0,1

34,56

42,65

7

7

66

13,2

129,4

12,2

0,1

40,84

50,00

8

8

65

13

127,4

12,1

0,1

47,12

57,22

9

9

63,5

12,7

124,5

12

0,1

53,41

64,32

10

10

62

12,4

121,5

11,8

0,1

59,69

70,99

11

11

61

12,2

119,6

11,7

0,1

65,97

77,47

12

12

60

12

117,6

11,6

0,1

72,26

84,13

13

13

59

11,8

115,6

11,5

0,1

78,54

90,66

14

13,5

58

11,6

113,7

11,4

0,1

41,63

47,63

15

14

57,5

11,5

112,7

11,4

0,1

43,20

49,21

16

14,5

57

11,4

111,7

11,3

0,1

44,77

50,78

17

15

56

11,2

109,8

11,2

0,1

46,34

52,10

Для табл. 4.3:

1-расстояние между осями трубки пито и канала;

2-перепад давления на трубке Пито;

3-значение местной скорости;

4-погрешность измерения скорости;

5-значение скорости, усредненное по двум измерениям для ri;

6-площадь кольцевого участка канала;

7-расход воздуха через данный кольцевой участок;

<V> на расстоянии 0,762R (≈ 11 см) = 11,7 м/c

График зависимости коэффициента Рейнольдса от угла поворота заслонки

Рис. 4.1

График зависимости объёмного расхода воздуха от угла поворота заслонки

Рис. 4.2

График зависимости средней скорости от угла поворота заслонки

Рис. 4.3

Эпюра скорости по сечению канала на интервале 0≤rR

Рис. 4.4

Вывод:

Провели опыт по измерению расхода и скорости газов. Значение скорости в табл. 4.2 (10.31 м/с) близко по значению к скорости в табл. 4.3 (11.7 м/с при 0.762R  11 см). Значения расходов отличаются также незначительно(0.74 м3/с и 0.78 м3/с). Это различие объясняется погрешностью микроманометра. Полученные результаты говорят о справедливости расчетных формул и теории, лежащей в основе эксперимента.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64554. Германский «Третий Рейх»: идеология и политическая практика национал-социолизма 80.07 KB
  Росло число сторонников коммунистической партии Германии на выборах 1932 года компартия получила наибольший результат за всю её историю с 1919 г. Экoномика Третьего рейха до и во время войны Успех нацистов в первые годы правления опирался...
64556. Технические правовые нормативные акты (ТНПА) по охране труда и их содержание 29.5 KB
  Технические кодексы и установившиеся практики ТКП Государственные стандарты ГОСТ Стандарт пожарной безопасности СН санитарные нормы СП санитарные правила ГН гигиенические нормативы ВГН временные гигиенические нормативы...
64557. Закон как источник права: понятие и классификация 13.27 KB
  Закон это принятый в особом порядке первичный правовой акт по основным вопросам жизни государства непосредственно выражающий общую государственную волю и обладающий высшей юридической силой Признаки закона: НПА принятый только высшим представительным органом или непосредственно...
64558. Системы координат объекта. Элементы внешнего ориентирования снимка 163.5 KB
  Геоцентрическую систему координат; произвольную систему координат связанную с характерными точками объекта местности. Положение и ориентацию системы координат снимка или что то же самое снимка в системе координат объекта OXYZ определяют элементы...
64559. Этическая проблема действия человека 15.25 KB
  Любое действие человека детерминировано Свободное действие ничем не детерминировано Как непротиворечиво соединить оба высказывания Можно решить что свободы нет. Давайте определим свободу и детерминированность Демонстрация того что решение возможно в рамках принципа рациональности...
64560. Отжиг как операция нагрева 37.5 KB
  Отжигом называют операцию нагрева выдержки при заданной температуре и охлаждения заготовок. Бочвар дал определение двух родов отжига: отжиг первого рода приведение структуры из неравновесного состояния в более равновесное возврат или отдых рекристаллизационный отжиг...
64561. Узловые уравнения установившегося режима через мощности нагрузок и генераторов 33.98 KB
  Физическое объяснение полученной множественности решений: в цепи переменного тока значения мощностей зависят не от абсолютных значений напряжений узлов а от разности фаз; в поперечных ветвях потоки мощности не зависят от фаз напряжений узлов...