Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

По лабораторной работе 2-М

Отчет

« Исследование закономерностей распространения свободной, затопленной струи »

 

 

Руководитель: Воронов Г.В.

Исполнитель: Студент гр.Мт-210502

Макуха Д.А.

 

 

Екатеринбург

Цель работы:

Исследовать характер изменения осевой скорости по длине струи на лабораторной установке, построить график распределения скоростей в поперечном сечении струи, проанализировать полученные результаты и сопоставить их с теоретическими данными.

 

Описание лабораторной установки и принцип ее работы:

 

Рисунок 1 – Лабораторная установка

1 – воздуховод; 2 – коллектор с кнопочными кранами; 3 – датчик давления; 4 – труба Вентури; 5 – координатник; 6 – измерительная пневмометрическая трубка; 7 – сигнальная лампочка; 8 – гладкая труба с внутренним диаметром 20 мм; 9 – труба с абсолютной шероховатостью 0,3 мм; 10 – труба с абсолютной шероховатостью 0,6 мм; 11 – шаровой кран диаметром 40 мм; 12, 13, 14 – шаровые краны диаметром 20 мм; 16 – электрический выключатель; 17 – вторичный прибор измерения давления.

Для измерения статического давления необходимо подготовить установку и приборы к работе. До того, как преподавателем будет включён вентилятор, нужно подать напряжение на установку, включив электрический выключатель 16. При этом должна загореться сигнальная лампочка 7 и цифры на вторичном измерительном приборе 17. Необходимо дать прибору прогреться в течение не менее пяти минут. Соединить коллектор 2 с атмосферой, нажав любой из кнопочных кранов, и удерживать его в нажатом состоянии 3…5 секунд. При этом вторичный измерительный прибор должен показать нулевое давление. Если прибор показывает иное давление, то следует одновременно нажать две металлические кнопки, расположенные на панели прибора и удерживать их до тех пор, пока прибор не покажет нулевое давление. После этого установка готова к работе

Для измерения давления в выбранной студентом точке необходимо нажать кнопочный кран с соответствующим номером и удерживать его в нажатом состоянии до стабилизации показаний вторичного прибора (примерно 5…15 секунд). При нажатии на любой кнопочный кран происходит соединение соответствующего штуцера с коллектором. При этом статическое давление в месте установки штуцера передаётся в коллектор и воздействует на подключенный к коллектору датчик давления. Датчик давления преобразует полученный импульс в унифицированный токовый сигнал и передаёт его на вторичный прибор измерения давления. После того, как кнопка крана будет отпущена, в коллекторе остаётся давление, которое показывает вторичный прибор, однако при этом установка готова к измерению давления в любой другой точке. Одновременное нажатие двух кнопочных кранов при замере давления не допускается.

Для измерения расхода воздуха на установке служит труба Вентури 4 (рис 1), представляющая собой сужающее устройство. Для того чтобы воспользоваться этим сужающим устройством, достаточно измерить статические давления перед трубой Вентури - точка 3 и в самом узком ее сечении - точке 9. После чего можно рассчитать расход воздуха по уравнению: (1)

где Р 3 и Р9 – статические давления в точках 3 и 9 соответственно, Па;

ρt – плотность воздуха при его температуре t, (оС) и абсолютном давлении P, (Па), во время проведения измерений, к г3; Поскольку плотность воздуха при нормальных условиях ρ0 = 1,293 кг/м3, плотность

определяется по формуле: (2)

Рассчетные формулы:

Радиус поперечного сечения осесимметричной струи нарастает по длине линейно, т.е.

(12)

где Rx – радиус струи в сечении на расстоянии Х от среза сопла;

rо – радиус сопла;

С – постоянный коэффициент, равный тангенсу угла раскрытия струи.

Скорость на оси струи (Wх) в пределах основного участка можно рассчитать по формуле Г.Н.Абрамовича

(13)

Распределение скоростей в поперечных сечениях основного участка свободной струи описывается уравнением:

где Wу – скорость в точке, отстоящей от оси струи на расстоянии у, м/с.

Изменение расхода в движущейся струе по мере ее удаления от сопла на основном участке можно рассчитать, используя уравнение:

(15)

 

где V0 – расход струи на выходе из сопла, м3/с;

Vх – то же, в поперечном сечении струи, отстоящем на расстоянии х от среза сопла м3/с.

Для измерения скорости вдоль оси струи воспользоваться формулой:

. (16)

где Р дин – динамическое давление воздушного потока в соответствующей точке на оси струи, Па.

Сравнить полученное значение скорости на срезе сопла с определённым по расходу воздуха по формуле:

W0=V0/ω, (17)

где ω – площадь выходного сечения сопла, м2 (внутренний диаметр сопла d0=0,019 м).

Рассчитать расход воздуха Vх в данном сечении струи по формуле:

Vx = , (18)

 

где Dx – диаметр струи в сечении х, т.е. расстояние между границами струи в данном сечении, м;

Wi рассчитанное значение скорости в какой-либо точке струи в рассматриваемом поперечном сечении, м/с;

n - количество точек измерения скорости в данном сечении.

Рассчитывают значения относительных расходов Vx/V0 в исследованных сечениях и сопоставляют их с рассчитанными по формуле:

где V0 – расход струи на выходе из сопла, м3/с;

Vх – то же, в поперечном сечении струи, отстоящем на расстоянии х от среза сопла м3/с.

 

Результаты измерений:

Величина Относительное расстояние от сопла, х/d0
                               
Pст, Па                                
W х, м/с                                
По опыту                                
По формуле (13)                                

 

Изменение скорости по оси свободной струи.

Величина Расстояние от оси струи
Вверх   Вниз
                               
Р0, Па Номер сечения по длине                                    
                                   
                                   
  Wy , м/с                                    
                                   
                                   
                                     
                                   
                                   

Распределение скоростей в поперечных сечениях струи.

  Величина Расстояние от оси струи, мм
Вверх   Вниз
                               
      опыт                                  
Теор.                                  
  опыт                                  
Теор.                                  
  Опыт                                  
Теор.                                  

 

Сравнение результатов экспериментов с теоретическими данными.

Сопутствующие расчеты:

 

 

Графики:

 

Выводы:

Теория:

Затопленной называется струя в том случае, если среда неподвижна и ее физические свойства совпадают с физическими свойствами струи.

Свободной называется струя в том случае, если она распространяется в неограниченном какими либо стенками пространстве.

При выходе струи из сопла средняя по сечению скорость её движения, по мере удаления от выходного сечения, уменьшается, а площадь поперечного сечения увеличивается. Это объясняется наличием в струе турбулентных вихрей, которые в результате поперечных перемещений отдают окружающей её среде некоторое количество кинетической энергии, заставляя последнюю двигаться не только в направлении распространения струи, но и перемещаться к её центру. Если окружающая среда неподвижна, то в результате описанного энергетического взаимодействия масса струи в направлении её движения возрастает, сечение увеличивается, а скорость на оси струи на некотором удалении от среза сопла начинает убывать.

 

По длине свободной струи условно можно выделить три участка. Первый из них, называемый начальным, простирается на расстояние 4…6 диаметров выходного сопла. На всём его протяжении скорость на оси струи не меняется и численно равна начальной скорости истечения (Wo).

Второй участок, называемый переходным, не превышает 2…4 диаметров сопла. Здесь происходит перестройка профиля скорости в поперечном сечении струи, причём осевая скорость начинает уменьшаться.

Самым протяженным является третий участок, называемый основным, длина которого может достигать 8..10 диаметров и более. На этом участке осевая скорость продолжает падать, но при этом профили скоростей в разных сечениях струи становятся подобными и в относительных координатах эпюры скоростей описываются одной общей кривой. Это свойство струи на ее основном участке называется свойством подобия или автомодельности.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Самостійна робота №6 | Тематический блок 1
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 1995; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.036 сек.