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

35 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

15465. Українське Козацтво в 2ій половині 16 ст. у першій половині 17.ст 42.5 KB
  Українське Козацтво в 2ій половині 16 ст. у першій половині 17.ст. Колоніальна політика Польщі посилення кріпацтва покатоличення викликали активний протест українського населення і зумовили шерег потужних повстань які мали антифеодальний та національновизвольний хар
15466. Соціально-економічний розвиток в Україні в 2-ій половині 16- поч. 17 ст. Посилення феодальної експансії Польщі 42.5 KB
  Соціальноекономічний розвиток в Україні в 2ій половині 16 поч. 17 ст. Посилення феодальної експансії Польщі. Захопивши у XIVXV ст. Галичину Західну Волинь і Поділля Польща прагнула оволодіти й українськими землями які входили до складу Великого князівства Литовського. А...
15467. Битва під Берестечком. Укладання Білоцерківського договору 49.5 KB
  Битва під Берестечком. Укладання Білоцерківського договору. БИТВА ПІД БЕРЕСТЕЧКОМ 1820 червня 1651 одна з визначних битв у ході Визвольної війни українського народу в якій українська армія зазнала поразки.Після укладення Зборівської угоди 1649 р. відносини між козацько
15468. Березневі статті 1654 року 39.5 KB
  Березневі статті 1654 р. Березне́ві статті́ 1654 року інші назви Статті Богдана Хмельницького Березневі статті Богдана Хмельницького Статті війська Запорізького Переяслівські статті угода між російським царським урядом і українською козацькою старшиною
15469. Боротьба старшинських угруповань за владу після смерті Б.Хмельницького. Гетьманування І. Виговського, Ю. Хмельницького 35 KB
  Боротьба старшинських угруповань за владу після смерті Б.Хмельницького. Гетьманування І. Виговського Ю. Хмельницького. По смерті Б.Хмельницького його син Юрій Хмельницький обраний гетьманом за рішенням старшинської ради був замінений 1 Виговським і посланий у Київ
15470. Україна за часів руїни 47.5 KB
  Україна за часів руїни. По смерті Б. Хмельницького його син Юрій Хмельницький обраний гетьманом за рішенням старшинської ради був замінений І. Виговським і посланий у Київ завершувати навчання. Тим самим династію Хмельницьких було відсторонено від влади. Порушення принц...
15471. Війна Росії з Польщею. Андрусівським договір 1667р. Територіальне розчленування України 28 KB
  Війна Росії з Польщею. Андрусівським договір 1667р. Територіальне розчленування України. В Україні почало ширитися загальне невдоволення політикою І.Брюховецького і московськими порядками. Чашу терпіння українського суспільства переповнили події пов'язані з Андрусів...
15472. Гетьманщина на початку 18 ст. Гетьман Іван Мазепа 36 KB
  Гетьманщина на початку 18 ст. Гетьман Іван Мазепа. На кінець ХVІІ ст. Лівобережжя перетворилося на центр політичного і культурного життя в Україні. Цей край українці називали Гетьманщиною а росіяни Малоросією. Старшина фактично витиснула рядових козаків з вищих посад і ві...
15473. Відновлення козаччини на правобережній України в середині 80х рр. 17 ст 52 KB
  Відновлення козаччини на правобережній України в середині 80х рр. 17 ст. С.Палій Після поразки Української революції подальшу долю українських земель визначали сусідні держави Польща Росія та Туреччина. Згідно з умовами Бахчисарайського договору 1681 територія між Дні...