Определение средней скорости и расхода воздуха в канале прямоугольного сечения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет промышленной энергетики

Отчёт по лабораторной работе №2

“Определение средней скорости и расхода воздуха

 в канале прямоугольного сечения”

Выполнили  студенты

ФПЭ 3-1

Архангельск 2004

1. ВВЕДЕНИЕ

Скорость воздуха в заданной точке поперечного сечения канала называется местной скоростью, в разных точках одного и того же сечения она различна. Местная скорость меняется по сечению от нуля на поверхности стенок канала до максимальной в некоторой точке сечения, и характер изменения ее зависит от режима течения воздуха. Например, в прямом канале при ламинарном и турбулентном режимах течения за участком гидродинамической стабилизации движения местная скорость достигает максимального значения в геометрическом центре поперечного сечения.

Длина участка гидродинамической стабилизации движения потока в прямом канале определяется по следующим формулам [I]:

для ламинарного режима течения

L=0,05d_эRe;                     (I)

для турбулентного режима течения

L≈15d_э,                         (2)

где d_э - эквивалентный диаметр канала, м, d_э  = 4f/П;

f  - площадь поперечного сечения канала, м;

П - периметр канала, м;      

Re - критерий Рейнольдса, Re =

w - средняя скорость воздуха в канале, м/с;

ν - кинематическая вязкость воздуха, м²/с.

При выполнении условий (I), (2) и отсутствии вблизи рассматриваемого сечения элементов, возмущающих поток воздуха (шибёры, задвижки, отводы и т.д.), характер изменения местной скорости по сечению канала симметричен. В этом случае измерения распределения местной скорости выполняются вдоль одной из центральных осей поперечного сечения. При нарушении условий (I),(2) характер распределения местной скорости может оказаться искаженным, несимметричным. Тогда приходится производить измерения распределения местной скорости по двум взаимно перпендикулярным осям поперечного сечения канала.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

а) Исследование распределения местных скоростей воздуха по поперечному сечению канала.

б) Определение средней скорости и расхода, воздуха.

3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Экспериментальная установка состоит из центробежного вентилятора 2 типа Ц-14-45 № 4 производительностью 6000 м³/ч при давлении 2000 Па и прямого канала 12 квадратного сечения 300х300 мм (рис. I). Приводом вентилятора служит асинхронный электродвигатель I мощностью 5,5 кВт. Расход воздуха через канал изменяется заслонкой 3, установленной на нагнетательном патрубке вентилятора. Контроль за постоянством расхода воздуха в процессе исследования изменения местных скоростей потока осуществляется по показаниям микроманометра 4 типа ММН, соединенного с пневмометрической трубкой Пито-Прандтля 5, которая установлена в центре выходного сечения сопла 6 размером 152х150,4 мм.

Рис. I. Схема экспериментальной установки

1-  асинхронный электродвигатель;

2-  центробежный вентилятор типа Ц-14-45 № 4;

3-  заслонка;

4-  микроманометр типа ММН;

5-  пневмометрическая трубка Пито-Прандтля;

6-  сопло;

7-  микроманометр типа ММН;

8-  пневмометрическая трубка Пито-Прандтля;

9-  микроманометр типа ММН;

10-  пневмометрическая трубка Пито-Прандтля;

11-  лабораторный термометр;

12-  прямой канал;

13-  психрометр.

Исследование распределения местных скоростей воздуха в канале производится в поперечном сечении А-А. Для замера скоростей по взаимно перпендикулярным осям сечения применены стандартные пневмометрические трубки Пито-Прандтля 8, 10 (диаметр носика 10 мм), концы которых подсоединены соответственно к микроманометрам 9, 7 типа ММН. При таком соединении микроманометр показывает динамическое давление Р_g воздуха.

Исследование проводится при изотермическом движении воздуха, температура которого измеряется лабораторным термометром 11 с ценой деления 0,1°С, а влажность определяется по показаниям психрометра 13. Измеряемые трубками Пито-Прандтля скорости воздуха должны быть не меньше 5-6 м/с. При меньших значениях скоростей возникают неточности в измерениях микроманометром малого динамического давления. Выведенные наружу концы трубок Пито-Прандтля имеют для статического давления знак минус, для полного давления знак плюс

Рис. 2. Деление поперечного сечения на равновеликие площадки и расположение точек замеров