Файл: Техническое учебное заведение россии санктпетербургский горный университет Кафедра теплотехники и теплоэнергетики Допущены.docx

давлений

1. 
   Теоретические основы
   

Расход — это физическая величина, определяемая количеством жидкости или газа, проходящих через трубу или русло в единицу времени. Различают объемный расход О, когда количество вещества измеряется в объемных единицах, и массовый М, когда оно измеряется в единицах массы.

Термоанемометр (расходомер фирмы SMC)

Принцип работы термоанемометра основан на измерении изменения температуры термосопротивления при обдуве его потоком газа, Схема термоанемометра приведена на рисунке 2.3.1. К контактам терморезисторов 2 и 4 подводится постоянное напряжение, по ним течет ток, в результате чего они разогреваются„значение их сопротивления растет, величина тока снижается, в итоге устанавливается значение тока, соответствующее количеству тепла, передаваемому от терморезисторов в окружающую среду. При возникновении воздушного потока величина теплового потока от терморезистора 2 увеличивается, следовательно оно остывает, его сопротивление падает, ток возрастает и устанавливается на новом значении. Разность токов на терморезисторе 2 и 4 соответствует определенному расходу газа через камеру 1. Газ протекающий через камеру 1 попадает в камеру 3, благодаря чему компенсируется зависимость разности токов

терморезисторов 2 и 4 от температуры газа.



Рисунок 2.3.1. Термоанемометр

2. Экспериментальная часть

1. 
   Включить тумблер питания системы управления. Выждать время (ориентировочно 30 с) для выхода измерительных датчиков (поз. 6, 7, 9, 10, 11, 13, 14, рис.1.1.2) в требуемый режим работы.
   
2. 
   Закрыть кран поз.23, рис.1.1.2. Включите компрессор подачи воздуха в ресивер тумблером 3, рис.1.1.2. Дождаться пока давление в ресивере поднимется до 5 бар по компрессора. датчику 15, рис.1.1.2, после этого произойдет автоматическое отключение компрессора.
   
3. 
   Собрать схему в соответствии с рис.1.1.5. Закрыть дроссель. Открыть кран 23. Редукционным клапаном 24 поднять давление (вращать ручку по часовой стреле) до 0,3 бар по датчику 27.
   
4. 
   Открывая дроссель и подстраивая редукционный клапан установить расход по датчику расхода 25 ориентировочно 8...12 л/мин. Закрыть кран 23.
   
5. 
   Если за время настройки дросселя давление в ресивере снизилось ниже 4 бар, то открыть кран 23 и дождаться дальнейшего снижения давления до 2 бар и включения компрессора.
   
6. 
   После включения компрессора закрыть кран и дождаться наполнения ресивера до давления 5 бар и автоматического отключения компрессора. В случае, если давление в ресивере после настройки дросселя оказалось выше 4 бар, то также закрыть кран.
   
7. 
   Выключить тумблер 3 включения компрессора.
   
8. 
   Записать в таблицу 2.3.2.1 давление в ресивере рр и температуру Т_ро
   
9. 
   Открыть кран 23, одновременно запустив секундомер. Подождать пока давление в ресивере упадет не менее чем на 0,3 бар, но не менее 30 с. За это время, в процессе течения воздуха записать показания расходомера (поз.25, рис.1.1.2) Q_F.
   
10. 
    Закрыть кран 23, рис.1.1.2, одновременно остановив секундомер. 11.Записать в таблицу 2.3.2.1 давление в ресивере ррк, время по секундомеру.
    

---

12. 
    Повторить эксперименты по п. 6...10 до снижения давления в ресивере до 1...1,5 бар.
    
13. 
    Вычислить расход по ресиверу для адиабатического и изотермического истечения по методике, рассмотренной выше.
    
14. 
    Сравнить полученные данные. Сделать выводы.
    

Таблица 2.3.2.1 Протокол измерений

№	PР0, бар	ТР0, К	PРК, бар	ТРК, К	∆t, с	QP, л/мин	QF, л/мин

---

2. 
   Лабораторная работа №4. Исследование эпюр распределения скоростей (по величине динамического давления) при течении воздуха по трубопроводу круглого
   

сечения с помощью трубки Пито
Цель работы: экспериментальное изучение распределения поля скоростей по сечению трубы.

ВНИМАНИЮ: Датчики работают в системе избыточного давления. Газовые законы и прочие расчетные зависимости приводятся для значений давлений по абсолютной шкале давлений.

1. 
   Теоретические предпосылки к выполнению работы
   

Обозначим давления: р_ст 1 — величина статического давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №1; р_ст 2 — величина статического давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №2; р_дин.1 — величина динамического давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №1; р_дин.2— величина динамического давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №2; р_∑.1 — величина полного давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №1; р_∑.2— величина полного давления в трубопроводе в сечении трубки Пито №2. Измеряемые давления взаимосвязаны следующими соотношениями:
^{рдин.1 = p}∑.1− ^{рст.1; рдин.2 = p}∑.2− ^рст.2;

Динамическое давление, измеряемое датчиками перепада давления изменяется по поперечному сечению трубопровода. Расчетная схема для вычисления скоростей потока в каждом сечении и соответственно расходов воздуха приведена на рис. 2.4.1.




Рис. 2.4.1. Расчетная схема и эпюра скорости по поперечному сечению трубопровода для определения расхода воздуха в трубопроводе.
Обозначим текущую координату расположения приемного сопла трубки Пито r_i; Динамическое давление для данного кольцевого сечения потока р_дин.1 i и р_дин.2 i; Скорости потока в пределах окружности радиусом r_i обозначим как υ_1i и υ_2i. Цифры 1 и 2 соответствуют сечениям трубопровода, в которых расположены трубки Пито

№1 и

---

№2 соответственно. Динамическое давление в потоке связано со скоростью

потока следующим соотношением:
р_дин._{1 i} = Ψ ·ρ· υ_1i ²/2;
р_дин._{2 i} = Ψ ·ρ· υ_2i ²/2;
где Ψ — коэффициент восстановления давления трубки Пито: Ψ ≈0,95.

Значение динамического давления р_дин.i в каждом сечении определяется как разность полного и статического давления и измеряется датчиком давления, подключенным к трубке Пито.

С учетом коэффициента восстановления трубки Пито р_дин._{1 i} = 0,95·р· υ_1i ²/2; р_дин._{2 i} = 0,95·р·υ_2i ²/2; р — плотность воздуха (для условий эксперимента определить плотность по температуре окружающей среды и статическому давлению трубопроводе):

????
_{???? =} ^????ст.???? _,

????∙????
где Т — температура окружающей среды по шкале Кельвина; R — газовая постоянная для воздуха 287 Дж/(кг·К).

Таким образом, скорость в каждом сечении может быть вычислена следующим образом:





υ_1i= ^√(2∙p_дин.1.i)⁄⁽0,95∙ρ⁾;




υ_2i= ^√(2∙p_дин.2.i)⁄⁽0,95∙ρ⁾.
Расход воздуха в первом сечении через круг радиусом 5 мм определяется:

1,1
Q = υ_1,1∙π∙ 5^2⁄10⁶
Расход воздуха во втором сечении через круг радиусом 5 мм определяется:

2,1
Q = υ_2,1∙π∙ 5^2⁄10⁶
Через каждое следующее кольцо 0) каждого сечении (1} расход воздуха по трубопроводу в пределах рассматриваемого кольцевого участка для значений номера сечения течения начиная со второго (i=2) и заканчивая четвертым (i=4) вычисляется следующим образом:



_1,5 1,5
Q = υ ∙π∙ (48²—35)²⁄10⁶

_2,5 2,5
Q = υ ∙π∙ (48²—35)²⁄10⁶
Суммарный расход воздуха определится:

---

---