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

66190. Лабораторная диагностика бешенства 86 KB
  Бешенство (синонимы: rabies, lyssa, hydrophobia - водобоязнь) – особо опасная инфекционная болезнь человека и теплокровных животных, передающаяся при контакте с инфицированным животным (укус, ослюнение микроповреждений)...
66191. Монтаж магнітного пускача 88.5 KB
  Пускач електромагнітний (магнітний пускач) - це низьковольтний електромагнітний (електромеханічний) комбінований пристрій розподілу та управління, призначений для пуску і розгону електродвигуна до номінальної швидкості, забезпечення його безперервної роботи, відключення живлення...
66192. Проектування та вибір бази електротехнічної служби господарства. Розрахунок забезпечення її запасних частин та матеріалами. Створення резервного фонду 182 KB
  Матеріально-технічне забезпечення базується на науково-обгрунтованих потребах матеріалів і запасних частин. Потрібна кількість апаратів, пристроїв та запасних частин визначається за нормами, що встановлені системою ПЗРЕсг.
66193. Морфология простейших 191.5 KB
  Округлые клетки с рубиновым ядром голубой цитоплазмой красными 5 жгутиками и аксостилем и ундулирующей мембраной. Удлиненные клетки с 1 жгутиком 1 ядром и ундулирующей мембраной. Клетки грушевидной формы с 2 ядрами и 4 парами жгутиков.
66194. Лабораторная диагностика герпесвирусных инфекций 186 KB
  Вирус простого герпеса – одна из самых распространенных вирусных инфекций человека, характеризующаяся лихорадочным состоянием и пузырьковыми высыпаниями, которые чаще всего локализуются на коже и слизистых оболочках.
66195. Монтаж електричного лічильника 79 KB
  Дана схема підключення електролічильника однофазного і трифазного називається прямою. На лічильниках є напис про його характеристики серед яких зазначений номінальний і максимальний струм наприклад зазвичай пишеться так: 5 15 А.
66196. Визначення несправностей трансформаторів і складання дефектної відомості на ремонт 137.5 KB
  Оглядаючи обмотки трансформатора звертають увагу на стан виткової ізоляції деформацію і зміщення обмоток в радіальному напрямку що може бути наслідком переміщень і ослаблень прокладок планок розпірок; стан місця паяння на обмотках та охолодних...
66197. Лабораторная диагностика арбовирусных инфекций 109.5 KB
  Наибольшее значение в патологии человека имеют вирусы клещевого энцефалита японского энцефалита омской геморрагической лихорадки крымской геморрагической лихорадки желтой лихорадки лихорадки денге москитной флеботомной лихорадки.
66198. Перерахунок обмоткових даних електродвигунів під час ремонту 114 KB
  В ремонтній практиці досить часто замовник прохає перевести електричну машину на іншу напругу частоту обертання і т. Перехід двигуна на іншу швидкість обертання вимагає зміни числа витків в котушках зміни числа полюсів машини що в свою чергу приходять до зміни магнітної індукції...