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

68351. Современное состояние национальных отношений в РФ. Трудности, проблемы. Кризисные явления 25 KB
  Принятие конституции Республики Чечня вроде бы наметило пути разрешения многолетней напряжённости однако теракт 9 мая в Грозном показал что до ситуации спокойствия в республике ещё далеко. Самыми кричащими явлениями выступают республики Башкортостан и Татарстан.
68352. Советская национальная политика в 1930-е года 21 KB
  К концу 1933 года существовало около 250 национальных районов 5000 сельсоветов. С 1921 по 1941 годы произошло значительное повышение уровня грамотности грамотными были уже более 60 миллионов человек одновременно причинами и результатами данного факта являлось издание...
68353. Советская национальная политика в 1920-х годах 27 KB
  Все вновь образованные ССР вошли в состав СССР. Так примерами являются Институт национальной культуры советского Востока кафедра по делам национальностей при Институте советского права НИИ национальностей при ЦИК СССР.
68354. Советская национальная политика в 20-30-е годы 25.5 KB
  Все вновь образованные республики вошли в состав СССР. В 1936 году принята новая Конституция по которой СССР провозглашался союзным государством образованным на основе добровольного объединения равноправных республик.
68355. Советская национальна политика 1945-53 года 23 KB
  На Украине в Молдавии в Прибалтике оставались элементы сотрудничавшие с фашистами и настроенные против власти СССР. Заявление о создании в ходе ВОВ советского народа принципиально нового явления базирующегося на дружбе народов СССР героизме этих народов проявленного в ходе войны который и сплотил их в единую нацию.
68356. Понятие и элементы объективной стороны преступления в современной науке российского уголовного права 139 KB
  В данной работе мне хотелось бы раскрыть такую тему, как учение об объективной стороне преступления в теории уголовного права. А именно, раскрыть понятие объективной стороны преступления в разных эпохах и привести различные мнения авторах разного времени. Также, хотелось бы, более детально рассказать об основных (обязательны) и факультативных признаки.
68357. Коренные народы Сибири: опыт управления в Российской империи и СССР (XVII–XX вв.) 55 KB
  Граница Российской империи в Сибири имела приблизительно те же очертания что и сейчас. И народы Поволжья Приуралья и большинство коренного населения Сибири было знакомо с этой практикой применявшейся у них до прихода русских людей в течение длительного времени.
68358. Межэтнические контакты славян с их соседями в Средней Сибири в XVII-XIX веках 47.5 KB
  В итоге к концу XIX в. Учитывая отсутствие сообщений о переселениях отсюда тунгусов в каких-либо заметных масштабах сведений о их гибели в результате голодовок или эпидемий можно полагать что полное исчезновение к концу XIX в.
68359. Аграрное развитие и судьбы коренного населения Средней Сибири в XVII–XIX веках 46 KB
  Под Средней Сибирью современные географы понимают, в основном, территорию бассейна Енисея и некоторые соседние районы баcсейна Оби. Большая часть коренного населения данного региона в XVII-XIX вв. входила в состав Русского государства и жила рядом с пришельцами, в основном...