terehova_vupap

Задача № 15

Рассчитать потери давления на участках аспирационной сети подготовительного отделения мельницы по следующим данным:

Объем воздуха, отсасываемого от машины Q1 = 4800 м3/ч; Q3 = 720 м3/ч; потери давления в машине Hм1 = 600 Па; Нм3 = 250 Па; длины участков l1 = 5,8 м; l2 = 3 м; l3=2,6 м; радиусы отводов: Ro1 = 2D; Ro3 = 1D.

Задача № 16

Определить по данным измерений:

1)сопротивление циклона;

2)коэффициент сопротивления циклона (безразмерный и размерный);

3)объем воздуха, очищаемого в циклоне;

D = 250 мм; Нст1 = |710| Па; Но1 = |930| Па; φ = 40 º.

Размер входного отверстия b×c = 200×200 мм.

Задача № 17

Подобрать пылеотделитель к сети, в которой аспирируются следующие машины:

-башмак нории I-20 – 4 шт.;

-триер А9-УТК-6 – 4 шт.;

-обоечная машина Р3-БГО-8 – 2 шт.

Задача № 18

Определить ориентировочно полезную мощность вентилятора. Данные измерений:

Нст1 = |70| Па; Нст2 = |250| Па; Нст3 = |915| Па; D = 140 мм.

93

1.5 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1.5.1 Лабораторная работа № 1

Измерение скорости и расхода воздуха в воздуховоде методом исследования поля скоростей

Цель работы

Изучение и практическое освоение основного способа измерения средней скорости и расхода воздуха в воздуховодах с помощью пневмометрической трубки методом исследования поля скоростей.

Основные теоретические положения

При движении потока воздуха в воздухопроводах в результате вязкостного трения, граничащие со стенками частицы воздуха, как бы «прилипают» к стенкам, остаются неподвижны и образуют тончайший пограничный слой. Остальной поток скользит по этой ламинарной пленке (рисунок 1.36). При этом у стенок наблюдается максимальный градиент скорости, убывающий до нуля к центру потока. По закону Ньютона – Петрова касательные напряжения трения, обусловленные вязкостью воздуха, пропорциональны градиенту скорости. Поэтому при небольших скоростях воздуха имеет место «слоистая» форма течения с неравномерным, вытянутым вдоль оси потока полем скоростей. В каждой точке поперечного сечения воздухопровода действует своя, так называемая местная скорость. Местная скорость вдоль оси потока будет максимальна, а у стенок воздуховода она будет равна нулю.

Для расчета местной скорости в любой точке поперечного сечения воздуховода при ламинарном режиме можно использовать уравнение Стокса

где R – потери давления на 1 м длины воздухопровода, Па/м; μ – коэффициент динамической вязкости, Па∙с;

y – текущая ордината точки, расстояние от центра потока до соответ-

ствующей точки измерения, м.

Таким образом, при ламинарном режиме действует квадратичный закон распределения скоростей и эпюрой скоростей в круглом воздуховоде является параболоид вращения.

Рисунок 1.36 – Поле скоростей в воздухопроводе при ламинарном режиме движения

95

При y = r ; U = 0 .

При y = 0 ; U = Umax .

Согласно выражению (1.92), можно получить максимальную скорость по оси потока

Как известно, в вентиляционных установках все расчеты ведут по сред-

ней скорости воздуха. Средней скоростью называется такая фиктивная ско- рость V, которая, будучи одинаковой и постоянной во всех точках поперечного сечения потока, обеспечивает такой же расход воздуха через сечение, что и при действительных скоростях.

Учитывая, что при ламинарном режиме эпюра поля скоростей представляет собой параболоид вращения, можно получить формулу для расчета средней скорости

При турбулентном режиме воздушного потока, когда число Рейнольдса Re >2300, закон распределения скоростей не подчиняется уравнению Стокса, а

где a – коэффициент поля скоростей.

Он зависит от числа Рейнольдса и колеблется в пределах от 0,8 до 0,88. Определение средней скорости по формуле (1.96) является приближенным и допустимо только при выравненных потоках. Так как на практике вентиляционные потоки обычно не выравнены, то для измерения средней скорости и расхода воздуха наиболее часто используют метод исследования поля скоростей.

Суть метода исследования поля скоростей состоит в том, что нужно опре- делить местные скорости во многих точках по сечению воздухопровода и за- тем осреднить их.

Так как математика допускает осреднение только равновесно определенных экспериментом величин, то поперечное сечение воздухопровода разбивают, проводя концентрические окружности, на кольца равной площади. В соответствующих точках поперечного сечения измеряют динамические давления, вычисляют по ним местные скорости и далее их осредняют.

96

Для получения средней скорости движения воздуха с большей степенью точности измеряют динамические давления в двух взаимно перпендикулярных сечениях воздухопровода.

Таким образом, воздуховод круглого сечения (рисунок 1.37) разбивают на m концентрично расположенных площадей, получая количество точек замера z = 4 × m .

Рисунок 1.37

Разумеется, чем больше сечение воздухопровода, тем на большее число площадок его нужно разбить.

На основании опытных данных для воздуховодов круглого сечения величины т и z рекомендуется принимать в соответствии с таблицей 1.7.

Таблица 1.7

где D – диаметр воздуховода, мм;

n – порядковый номер точки от центра;

m – количество равновеликих колец, на которые разбито данное се-

чение.

Далее рассчитываются расстояния точек замера от стенки воздухопровода

Согласно ГОСТу 12.3.018–79 «Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний», координаты точек измерения динамических давлений

97

в воздуховодах круглого сечения можно определить по упрощенной методике в соответствии с рисунком 1.38.

– при 100 мм ≤ D ≤ 300 мм;

– при D > 300 мм.

Рисунок 1.38

Если воздуховод имеет прямоугольное или квадратное сечение, каждую сторону делят на m частей и получают при этом z = m2 равновеликих площадей. В центрах симметрии каждой из них измеряют динамические давления, находят по ним местные скорости, осреднив которые и получают среднюю скорость движения воздуха (рисунок 1.39).

Рисунок 1.39

Опытные данные позволяют принимать величины m и z для воздуховодов прямоугольного и квадратного сечений в соответствии с таблицей 1.8.

Таблица 1.8

98

Для получения надежных результатов измерения сечения для замеров динамических давлений следует выбирать на расстоянии не менее пяти диаметров в обе стороны от фасонных деталей, так как наличие всякого рода местных сопротивлений значительно искажает поле скоростей. Если сечение для замеров вынуждено выбираться ближе, чем в пяти диаметрах от фасонной детали, то лучше, если сечение находится перед деталью, считая по направлению движения воздуха. Количество точек измерения в этом случае нужно увеличить по сравнению с рекомендуемым в таблицах.

Схема экспериментальной установки и приборы для работы

Измерение скоростей и расходов воздуха проводится на установке, которая состоит из входного коллектора 1, прямолинейного участка 2, задвижки 3 и вентилятора 4 (рисунок 1.40).

В комплект приборов входят: комбинированный приемник давления 5, микроманометр ММН 6 со шлангами 7, рулетка, барометр, психрометр и термометр.

Рисунок 1.40

Порядок выполнения работы

1.Студенты делятся руководителем на подгруппы по 3−4 человека в каждой.

2.В каждой подгруппе один студент обязан проверить и подготовить к работе микроманометр; второй студент осуществляет поверку комбинированного приемника давления и проводит его разметку; третий определяет с помощью психрометра относительную влажность воздуха; четвертый – снимает показания термометра и барометра и рассчитывает все необходимые поправки.

3.После проведения всех подготовительных работ, студенты с разрешения преподавателя начинают опыты.

Перед пуском вентилятора задвижка 3 устанавливается в положение «закрыто» для обеспечения устойчивого запуска вентилятора.

4.Опыт проводится три раза, при различных скоростях движения воздуха, устанавливаемых с помощью задвижки. В каждом опыте измерения динамического давления проводятся последовательно по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

99

5. По окончании опытов данные показывают руководителю, рабочее место с его разрешения приводится в порядок. Производится оформление отчета по эксперименту.

Поверка микроманометра

1.Микроманометр устанавливают по уровням.

2.Через шланг, соединенный с трубкой микроманометра, очень осторожно подсасывается воздух до появления столбика спирта в трубке прибора. Если столбик спирта не появляется или появляется вместе с пузырьками воздуха, то это значит, что спирта в бачке микроманометра мало. Его нужно осторожно, не переливая, долить в прибор, а пузырьки воздуха удалить многократным легким подсасыванием.

3.При максимальном факторе прибора (Кпр = 0,8) спирт подсасывается

почти до максимального деления микроманометра, и шланг перегибается пополам почти у самого конца. Если при этом столбик спирта в приборе не падает, то шланг пригоден к работе, утечек в нем и трубке прибора нет. Если уровень спирта понижается, то шланг или трубка «течет», и нужно устранить неисправность.

4.Аналогично проверяется шланг, присоединенный к бачку, бачок прибора, только воздух здесь не следует подсасывать, а надо осторожно вдувать.

5.После проверки герметичности прибора и шлангов нуль шкалы прибора совмещается с нижним краем мениска спирта. Прибор готов к работе.

Поверка комбинированного приемника давления

1.Смоченным пальцем на приемнике давления плотно закрывается отверстие для восприятия полного давления, а через штуцер полного давления подсасывается воздух и одновременно с подсасыванием отверстие штуцера прикрывается языком. Если язык «не отлипает», то приемник полного давления герметичен, то есть исправен.

2.С помощью скотча плотно закрывается щель для восприятия статического давления и через штуцер статического давления аналогично проводится подсос. Если и здесь герметичность не нарушена, комбинированная пневмометрическая трубка пригодна к работе.

Воздух в пневмометрическую трубку при проверке нельзя вдувать, так как образующийся в приемнике конденсат закупорит малые проходные сечения, приемник выйдет из строя.

Разметка комбинированной пневмометрической трубки

1.Определить диаметр воздуховода.

2.Вычислить координаты точек измерения динамического давления.

3.Наложив линейку на пневмометрическую трубку так, чтобы нулевое деление ее совпало с осью отверстия для восприятия полного давления, а шкала шла вдоль трубки, отложить на трубке расстояния от стенки воздуховода до соответствующих точек измерения.

100

Приемник давления вводят в воздухопровод, пережав шланги, соединяющие его с микроманометром. После полного введения приемника шланги освобождают от зажимов, а пневмометрическую трубку последовательно устанавливают в соответствующие точки измерения, записывая каждый раз длину столба жидкости по шкале микроманометра. Пневмометрическую трубку устанавливают строго по оси и против направления движения потока.

Форма отчета по работе

На титульном листе делается следующая надпись:

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Кафедра «Машины и аппараты пищевых производств»

Лаборатория вентиляции

Отчет по лабораторной работе № 1

«Измерение скорости и расхода воздуха в воздуховоде методом исследования поля скоростей»

Далее на отдельном листе должны следовать данные:

1.Цель работы.

2.Приборы.

2.1Комбинированный приемник давления.

2.2Микроманометр № ..... типа ...... класса точности ....

2.3Шланги резиновые.

2.4Рулетка.

2.5Линейка миллиметровая.

2.6Барометр №......типа......класса точности......

2.7Психрометр №......типа......класса точности...... по ГОСТ………..

3. Состояние атмосферного воздуха.

3.1Температура воздуха t............, ºС.

101

воздуха.

Данная поправка может быть рассчитана как

где Тизм. – температура воздуха в процессе измерения, º К;

Раизм. – атмосферное давление, мм рт. ст.

4.Поправки в показания микроманометра.

4.1 Поправка на тарировку

где rж.ф. – истинная (фактическая) плотность жидкости, залитой в прибор

при измерениях, г/см3; ρж.т. – плотность жидкости, при которой проводилась тарировка (гра-

дуировка) шкалы прибора, г/см3.

Примечание: фактор прибора учитывается у микроманометра типа ММН; у микроманометра типа ТНЖ Кпр = 1; у микроманометра типа ЦАГИ и имею-

щих шкалу просто в мм, фактор равен синусу угла наклона трубки. 5. Схема опыта.

Следует рисовать с натуры, примерно на 0,5 листа формата.

6. Обработка результатов эксперимента (данные замеров и расчеты заносятся в таблицу 1.9).

102