Измерение различных видов давлений в движущемся воздухе микроманометром ЦАГИ и воздухомерной трубкой
Цель работы: Приобретение практических навыков по измерению различных видов давлений в движущемся воздухе.
Содержание работы:
1. Ознакомиться с видами давлений в движущемся воздухе и с депрессией.
2. Изучить устройство и принцип действия микроманометра ЦАГИ и воздухомерной трубки(трубки Пито).
3. В вентиляционной трубе произвести измерения различных видов давления воздуха.
Понятие о видах давления движущегося воздуха и депрессии.
Любое движение воздуха происходит в пределах земной атмосферы. При этом над любой областью воздушного потока находятся его слои, вес которых оказывает давление на каждый объем движущегося воздуха. Такое давление называется аэростатическим.
Аэростатическое давление (в дальнейшем будем называть его статическим - Рст) обладает потенциальной энергией и характеризует работу, которую может совершить данный объем воздуха при его расширении до давления Р=0.
Известно, что любое движущееся тело (в том числе и воздух) обладает кинетической энергией. Если в поток воздуха поместить, например, пластину (Рис1), то движущийся воздух будет оказывать на нее давление, которое определяется его кинетической энергией. Это давление называется динамическим (Рдин) или скоростным.
Таким образом, статическое и динамическое давление - составные части полного давления движущегося воздуха.
Статическое давление одинаково во всех точках поперечного сечения, а динамическое изменятся в поперечном сечении выработки.
Полная энергия единицы воздушного потока равна сумме его потенциальной и кинетической энергии. Так как потенциальная энергия потока характеризуется его статическим давлением, а кинетическая - динамическим, то полное давление равно:
Рп = Рст + Рдин кг с /м2.
Согласно закону Паскаля, статическое давление действует на все поверхности в потоке воздуха (стенки выработок, поверхности тел и др.). Динамическое давление, действует лишь на поверхности, на которых происходит набегание воздуха, то есть на поверхности, расположенные поперек его движения. Так пластина 1, параллельная потоку, будет находиться в равновесии (рис1), а пластина 2 - под действием силы равной:
((Рст + Рдин) - Рст) Sn=РдинSn,
где Sn – площадь пластины.
Рис.1 Схема к пояснению статического давления
Депрессией в рудничной вентиляции называется разность давлений, которая вызывает перемещение воздуха.
Разность статических давлений называется статической депрессией hСТ; разность динамических давлений - динамической депрессией hДИН, а разность полных давлений репрессией hn.
Рис. 2. Трубка Пито
Приборы и оборудование
Особенности действия давления Рст и Рдин в потоке воздуха обусловили специфику их замера. Для замера используют полые трубки, внутреннее пространство которых сообщается с воздушным потоком через специальные отверстия. Выходные плоскости этих отверстий располагаются либо параллельно направлению движения воздуха, либо перпендикулярно. Тогда плоскости отверстий, перпендикулярные потоку, будут воспринимать полное давление в точке их расположения Рп, а плоскости отверстий, параллельные потоку, воспринимать его статическое давление Рст. Отводя это давление от трубки на измерительный прибор, можно замерить отдельно Рп, Рст и их разность
Рп - Рст= Рдин
Описанный принцип измерения давления используется при применении воздухомерных трубок (трубок Пито), которые присоединяются к микроманометру ЦАГИ.
Трубка (рис.2) имеет центральное отверстие 1, которое, будучи расположено навстречу потоку, воспринимает полное давление, и щелевое отверстие 2 на боковой поверхности, воспринимающее статическое давление. Действующее на отверстие 1и 2давление Рп и Рст передается через внутренние трубки 3 и 4 на выходные штуцера со знаками «+» и «-». Таким образом, если штуцер трубки со знаком «+» подсоединить к прибору, будет измерено полной давление, при подсоединении штуцера со знаком «-»- статическое давление, при подсоединении обоих штуцеров «+» и «-»- динамическое давление.
Полное давление является алгебраической суммой статического и динамического давления. Поэтому во всасывающем воздухопроводе
Рп = Рст - Рдин,
а в нагнетательном
Рп = Рст + Рдин,
Рис. 3. Микроманометр типа ЦАГИ
Микроманометр ЦАГИ (рис.3) состоит из цилиндрического резервуара1, свободно поворачивающегося внутри обоймы 2. Обойма прикреплена к чугунной подставке, снабженной установочными винтами. К резервуару с помощью обоймы 3 прикреплена стеклянная трубка 4 с делениями.Трубка 4 одним концом соединена с резервуаром, а другим – сизогнутой металлической трубкой 5, припаянной к резервуару и снабженной штуцером 6. Такой же штуцер 7 имеется на резервуаре. Жидкость в резервуаре и в трубке располагается на одном уровне по закону сообщающихся сосудов. Стеклянная трубка может быть установлена под различным углом и закреплена на сегменте 8. Отверстия на сегменте градуированы и соответствуют одному из следующих коэффициентов наклона: 0,125; 0,25; 0,5.
Ход выполнения работы
Измерение давлений проводятся следующим образом:
1. Заполняют прибор спиртом до тех пор,пока в стеклянной трубке он не поднимется на 5-10 мм.
2. При помощи винтов и уровня устанавливают прибор горизонтально.
3. Устанавливают стеклянную трубку на выбранный наклон.
4. Записывают начальный (нулевой) отсчет при отключенном микроманометре.
5. Присоединяют штуцер (или оба штуцера) микроманометра к воздухомерной трубке с помощью резиновой трубки.
6. Вставляют воздухомерную трубку в вентиляционную трубу так, чтобы сферическая головка была направлена навстречу потоку воздуха и находилась посредине трубы.
7. Включают вентилятор и записывают отсчет, то есть деление шкалы, на которое переместился мениск спирта.Если мениск сильно колеблется,следует взять отечет в среднемположениикрайние показания при этом не учитываются.
8. Из полученного отсчета вычитают начальный и полученную разницу пересчитывают на мм вертикального столба по формуле
Р = F*Кпр*Ктр*Кс*Iнс , мм .вод .ст. (1)
где F - коэффициент наклона стеклянной трубки (0.125; 0,25; 0,5).
Кпр - поправочный коэффициент микроманометра ЦАГИ - 0,98.
Ктр - поправочный коэффициент воздухомерной трубки -1,03.
Кс - коэффициент, учитывающий изменения плотности спирта при изменении температуры - 0,8 ...
Iнс - длина наклонного столика спирта в измерительной трубке, полученная по разности отсчетов, мм .
ЗАДАНИЕ 1: Замереть полное давление Рп, которое развивает всасывающий вентилятор в вентиляционной трубе.
Штуцер воздухомерной трубки со знаком «+» соединяют со штуцером 7 резервуара микроманометра и выполняют замер по вышеизложенной методике.
Полученные результаты заносят в протокол I.
ЗАДАНИЕ 2. Замерить статическое, давление Рст вентиляционной трубе.
Для этого штуцер воздухомерной трубки со знаком «-J соединяют со штуцером 7 резервуара микроманометра.
Ход выполнения работы прежний.
Результаты заносятся в протокол 1.
ЗАДАНИЕ 3. Замерить динамическое давление Рдия^ вентиляционной трубе.
Пользуясь прежней методикой, штуцер воздухомерной трубки о знаком «+» соединяют со штуцером резервуараа микроманометра, а штуцер со знаком «-» - со штуцером стеклянной трубки.
Результаты заносят в протокол 1 .
Учитывая, что вентилятор работает на всасывание, полное давление можно определить также расчетом
Рп = Рст - Рдин (2)
Дата добавления: 2014-12-08; просмотров: 4701;