minin-01 (1)
.pdfСодержание работы
Программа выполняемой работы включает:
ознакомление с составом и принципом действия измерительных приборов, применяемых при пылегазовых замерах;
измерение динамического давления в локальных точках сечения воздуховода;
определение величины локальных и осредненной скоростей в замерном сечении воздуховода;
определение объемного расхода газа через замерное сечение воздуховода; определение запыленности — измерение концентрации пыли в газовом
потоке; определение дисперсного состава пыли в газовом потоке в воздуховоде;
сравнение результатов замеров, выполненных на восходящем и нисходящем потоках газа (участки Б и А).
Теоретическая часть
Определение массового содержания пыли в воздухе. Наиболее распро-
страненный метод определения массового содержания пыли в воздухе состоит в том, что некоторый объем воздуха пропускают через фильтрованный материал и определяют массу этого материала до и после запыления.
В настоящее время применяют аналитические аэрозольные фильтры АФА. Фильтрующим материалом является перхлорвиниловая ткань ФПП. Ткань помещена в защитное бумажное кольцо. При отборе проб фильтры устанавливают в металлические или пластмассовые патроны. В качестве побудителя могут быть использованы аспиратор (воздуходувка), пылесос с ротаметром. Патрон и фильтры соединены с аспиратором резиновыми шлангами. Для измерения расхода воздуха применяют ротаметр, который представляет собой стеклянный усеченный конус, внутри которого находится поплавок. На стеклянный усеченный конус нанесена шкала.
Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на испытательном стенде, включающем параллельно установленные вертикальные воздуховоды круглого сечения, U-образно соединенные снизу главными отводами в систему каналов с разнонаправленным движением газового потока (рис. 6). В верхней части один из вертикальных воздуховодов подключен через шибер к системе вытяжной вентиляции, а второй воздуховод оборудован вибрационным дозатором пыли. Оба воздуховода в третьей четверти оборудованы замерными лючками и штуцерами для установки термометров. Воздуховоды выполнены из листовой жести диаметром 200 мм.
Для проведения замеров стенд оснащен: микроманометром ММН, пневмометрической и пылеотборной трубками НИИОГАЗ, воздуходувкой, аллонжами для фильтров АФА, импактором НИИОГАЗ.
21
Рис. 6. Схема лабораторного стенда для исследования параметров пылегазового пото-
ка в воздуховоде: 1 — замерный участок с нисходящим потоком; 2 — замерный участок с восходящим потоком; 3 — пневмометрические (пробоотборные) трубки; 4 — соединительные трубки; 5 — аллонж; 6 — ротаметр; 7 — психрометр; 8 — воздуходувка; 9 — вибрационный дозатор; 10 — шибер; 11 — вентилятор
Методика проведения эксперимента и обработка результатов
Правила техники безопасности. Перед началом выполнения инструментальных измерений под руководством преподавателя проводится ознакомление с особенностями конструкции применяемых измерительных приборов и оборудования, а также приемами проводимых с их помощью замеров.
Включение установки в работу производится преподавателем или дежурным лаборантом.
О выявленных неисправностях немедленно ставится в известность преподаватель или дежурный лаборант.
Последовательность проведения эксперимента. Прямое инструмен-
тальное измерение величины динамического давления PД в замерном сечении воздуховода выполняется с учетом особенностей скоростного профиля в сечении потока газа. Для этого замерное сечение разделяется на условные кольца с равновеликими площадями согласно следующему условию:
Диаметр воздуховода, мм |
до 200 200…400 400…600 |
600…800 800…1000 |
более |
|||
|
|
|
|
|
|
1000 |
Количество условных колец |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
На середине ширины каждого условного кольца принимается точка замера, в которой размещается ось входного отверстия пробоотборного устройства. Середина ширины каждого условного кольца определяется по формуле
l 0,5D |
2m 1 , |
m |
2n |
|
где lm — расстояние точки замера от оси воздуховода, м; m — порядковый номер кольца (отсчет идет от оси воздуховода, которая принимается за 0); n — число колец, на которые разделена площадь замерного сечения.
22
Величина динамического давления Рдi , Па, определяется на основе показания шкалы микроманометра по формуле
Рдi 9,81НKа,
где Н — показание шкалы микроманометра, мм; K — коэффициент наклона трубки микроманометра; а — поправочный коэффициент пневмометрической трубки.
На основании величины Рдi определяется значение скорости в соответствующей точке условных колец замерного сечения vi , м/с:
vi 2Pдi ,
где ρ — плотность газа (воздуха), принимаемая по величине среднеарифметического значения его температуры за период измерений, кг/м3.
На основании полученных значений vi рассчитывается величина средней скорости потока в замерном сечении v, м/с:
v v1 ... vn , n
где v1, vn — значения скорости в точках условных колец замерного сечения, м/с; n — суммарное число точек в замерном сечении.
По величине средней скорости v определяется объемный расход потока газа через замерное сечение воздуховода L, м3/ч:
L 3600 0,785D2v,
где D — диаметр воздуховода в замерном сечении, м. Результаты расчетов сводятся в табл. 7.
Т а б л и ц а 7
Протокол измерений параметров пылегазового потока
Номер точкизамерной |
Коэффициент ММНнаклона |
Динамическое Рдавление .ст.водмм |
Статическое Рдавление .ст.водмм |
газаТемпература С°,t |
Барометрическое Рдавление .ст.ртмм |
Скорость точкезамернойв v |
скоростьСредняя vсечениив |
Производительность Lгазупо |
|
|
, |
, |
|
, |
|
с |
ч/ |
|
|
|
|
м/ |
3 |
|||
|
|
д |
ст |
|
ат |
|
i |
м |
|
|
|
|
|
|
с/ |
, |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Запыленность (концентрацию пыли) вычисляют как отношение массы отобранной пыли к объемному расходу отобранного газа (воздуха).
23
Отбор проб пыли из воздуховодов осуществляют пылеотборными трубками конструкции НИИОГАЗ, укомплектованными набором наконечников с различным диаметром входного сечения. Для получения достоверных результатов пробы отбирают с соблюдением условия изокинетичности, при котором скорость движения воздуха во входном отверстии наконечника пылеотборной трубки должна быть равной скорости движения воздуха в точке замера. Исходя из полученных локальных значений скорости (см. табл. 7), для каждой замерной точки определяют объемный расход отбираемого в условиях изокинетичности воздуха Li , л/мин:
Li 0,047vidтр2 ,
где dтр — диаметр входного отверстия наконечника пылеотборной трубки,
мм(для лабораторной установки dтр = 5 мм).
По значению Li определяют необходимое время отбора проб в каждой
замерной точке с учетом предполагаемой концентрации и достоверного объема отбираемого запыленного воздуха i , мин:
i V / Li ,
где V — объем отбираемого воздуходувкой воздуха, обеспечивающей достоверность навески пыли на аналитическом фильтре в аллонже, л; принимаются следующие значения:
Осредненнаяконцентрацияпыливзамерномсечении, мг/м3 |
до 2 |
2…10 |
10…50 |
50 |
Объем отбираемого воздуха, л |
1000 |
500 |
250 |
100 |
Пробы отбирают интегральным методом, путем равномерного перемещения пылеотборной трубки по диаметру замерного сечения с фиксацией в замерных точках условных колец. Отбор ведется на предварительно взвешенные аналитические фильтры, заряженные в аллонжы. После завершения отбора проводят повторное взвешивание фильтров и по разности массы определяют привес пыли на фильтрах, Мф , м:
Мф Мфк Мфн,
где Мфн и Мфк — масса фильтра перед и после отбора пробы, мг.
Исходя из полученного значения Мф, определяют концентрацию пыли в потоке газа (воздуха) С, мг/м3:
С vnМф ,
где n — суммарное число замерных точек в сечении. Результаты измерений и расчетов сводятся в табл. 8. По результатам измерений и расчетов составляют отчет.
24
Т а б л и ц а 8
Протокол измерений параметров пылегазового потока для определения концентрации
|
|
, |
|
|
скоростьСредняяв сечении v, м/с |
|
очищенногоТемпературагаза t, °С |
|
|
|
|
|
|
замерногоНомерсечения |
замернойНомерточки в сечении |
д |
вСкоростьточке v |
расходОбъемныйвоздуха сечениив L, м |
отбираемогоОбъем воздуха точкевL |
мг |
i |
мг |
фильтраПривесМ |
Концентрацияпыли очищенномв газе С, мг/м |
|||
давлениеДинамическоев точкеР |
водмм. ст. |
массаНачальнаяфильтра М |
отбораВремяпробы в точке τ |
массаКонечнаяфильтра М |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
, |
|
3 |
|
|
|
|
с / м |
|
ч / |
|
|
фн |
|
фк |
мг , |
|
|
|
|
|
, |
|
|
мин |
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
i |
|
3 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
/ л , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требования к оформлению отчета
Отчет о выполненной работе включает: сформулированную цель работы; описание лабораторной установки;
краткое изложение методики измерений и примеры расчета вычисляемых величин;
результаты измерений и расчетов в табличной форме; выводы по результатам работы.
Контрольные вопросы
1.Область проведения исследований параметров пылегазовых потоков в воздухо-
водах.
2.Последовательность проведения замеров параметров состояния пылегазового потока.
3.Порядок определения запыленности потока газа.
4.Порядок определения дисперсного состава пыли в газовом потоке.
5.Оборудование для определения дисперсного состава пыли в потоке газа.
Список рекомендуемой литературы
1.Гордон, Г. М. Контроль пылеулавливающих установок / Г. М. Гордон, И. Л. Пейсахов. — М. : Металлургия, 1983. — 383 с.
2.Алиев, Г. М. Устройство и обслуживание газоочистных и пылеулавливающих установок / Г. М. Алиев. — М. : Металлургия, 1988. — 368 с.
3.Наладка и регулирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха / под ред. И. П. Журавлева. — М. : Стройиздат, 1980. — С. 84—93.
4.Штокман, Е. А. Очистка воздухом / Е. А. Штокман. — М. : АСВ, 1999. — 320 с.
25
Лабораторная работа 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА В ВОЗДУХОВОДАХ
Цель работы — ознакомиться с методикой измерения поля скоростей в воздуховоде и определения расхода воздуха через него по методу равновеликих площадей.
Содержание работы
Измеряют внутренний диаметр воздуховода. Поперечное сечение воздуховода разбивают на ряд равновеликих площадей. Получают ряд колец (если воздуховод цилиндрический) и один круг. В получившихся кольцах и круге измеряют динамическое давление. По динамическим давлениям определяют скорости vi . Затем находят среднее значение скорости в данном поперечном
сечении и по уравнению неразрывности определяют расход воздуха.
Теоретическая часть
Объемный расход воздуха L, м3/с, в воздуховодеопределяется по формуле
L vсрF , |
(1) |
где vcp — средняя скорость воздушного потока по площади сечения воздуховода, м/с; F — площадь поперечного сечения воздуховода, м2.
Средняя скорость vcp, м/с, определяется по формуле
v vi , |
(2) |
ср n
где vi — скорость воздуха в точке замера, м/с; n — число точек замеров. Данная формула справедлива, если расход воздуха определяется по мето-
ду равновеликих площадей (рис. 7). Суть его заключается в том, что сечение круглого воздуховода делится на 3…6 равновеликих площадей 1. Количество колец зависит от диаметра воздуховода. На каждые 100 мм диаметра — одно кольцо, но не менее трех колец — для относительно небольших диаметров. В середине каждого кольца производят измерение скорости vf. Точки измерения скорости воздуха 2 в данном сечении назначаются по двум взаимно-пер- пендикулярным направлениям.
Рис. 7. Разбивка воздуховода на равновеликие площади: 1 — равновесные площади;
2 — точки измерения скорости воздуха
26
Расстояние от точек замера до центра вычисляют по формуле
rn R |
2n 1 |
, |
(3) |
|
2m |
|
|
где R — радиус воздуховода, мм; n — порядковый номер кольца (считая от центра); m — число колец.
П р и м е р. Рассмотрим разбивку воздуховода диаметром 300 мм на кольца, равновеликие по площади (см. рис. 7).
Разбиваем поперечное сечение воздуховода на три кольца. Согласно (3) расстояния от точек замера до центра равны
r 150 |
2 1 1 61,2 мм; |
1 |
2 3 |
|
r 150 |
2 |
2 1 |
106 мм; |
||
|
|
|
|||
1 |
|
|
2 3 |
||
|
|
|
|||
r 150 |
|
2 |
3 1 |
137 мм. |
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
2 3 |
||
|
|
|
|||
Скорость воздуха в каждой точке замера определяется косвенным методом: измеряется динамическое давление, а скорость движения воздуха определяется по формуле
v |
|
2Pд |
|
, |
(4) |
|
|
||||||
|
где Pд — динамическое давление, Па; ρ — плотность воздуха, кг/м3 (для
стандартных условий ρ = 1,2 кг/м3).
Скорости в поперечном сечении воздуховода распределяются неравномерно. Неравномерность распределения скоростей характеризуется коэффициентом неравномерности С:
С |
Сг Св , |
(5) |
|
2 |
|
где Сг — коэффициент неравномерности поля скоростей по горизонтально-
му направлению сечению воздуховода; Св — коэффициент неравномерности поля скоростей по вертикальному направлению сечения воздуховода.
Коэффициенты Сг и Св определяются по формулам
|
vср |
|
(6) |
|
|
г |
|
||
Сг vср |
; |
|||
|
||||
|
O |
|
|
|
|
vср |
|
(7) |
|
Сг vср , |
||||
|
в |
|
|
|
O
27
где vгср , vвср — средние скорости по горизонтальному и вертикальному направлениям сечения воздуховода соответственно, м/с; vOср — средняя скорость по двум измерениям в точке О на оси воздуховода:
vcp vОг vОв |
, |
(8) |
|
O |
2 |
|
|
|
|
|
|
где vг |
— скорость воздуха, измеренная в точке О на оси воздуховода в гори- |
||
О |
|
|
|
зонтальном направлении сечения воздуховода, м/с; vв |
— скорость воздуха, |
||
|
|
О |
|
измеренная в точке О на оси воздуховода в вертикальном направлении сечения воздуховода, м/с.
Расход воздуха L0, м3/ч, с учетом коэффициента неравномерности С опре- |
||
деляется по формуле |
|
|
L |
vсрCF 3600. |
(9) |
O |
O |
|
Измерение поля скоростей в прямоугольных воздуховодах проводится аналогично: сечение воздуховода разбивается на равновеликие по площади прямоугольные элементы.
Определение скорости необходимо производить в тех сечениях, где нет влияния на поток местных сопротивлений. Однако практически осуществить это очень сложно. Обычно вблизи мерного сечения имеется возмущение потока. При измерениях мерный участок должен быть расположен на расстоя-
нии не менее шести гидравлических диаметров |
D |
|
4F |
за местом возму- |
||
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
щения потока (отводы, диафрагмы, шиберы и т. д.) и не менее двух гидравлических диаметров перед ним.
Для производственных замеров устанавливают методы выбора точек измерения и обработки результатов.
Описание лабораторной установки
Для определения скорости воздуха применяются трубка Пито — Прандтля и микроманометр многопредельный с наклонной трубкой типа ММН.
Лабораторная установка состоит из радиального вентилятора с электродвигателем, всасывающего воздуховода с коллектором, регулирующего устройства, трубки Пито — Прандтля, перемещаемой с помощью координатного устройства, имеющего шкалу.
Методика проведения эксперимента и обработка результатов
Правила техники безопасности. К работе допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности при проведении лабораторных работ и расписавшиеся в журнале.
Пуск и остановку вентилятора могут производить только лаборант или преподаватель.
28
Последовательность проведения эксперимента. Диаметр воздуховода,
в котором необходимо измерить поле скоростей и определить расход воздуха, равен 300 мм. Принцип разбивки для него изображен на рис. 7, где указаны расстояния от оси воздуховода до точек замера.
Работу проводят в такой последовательности:
1.В точках замера измеряют динамическое давление.
2.Определяют скорость воздуха vj в точках замера по (4).
3.Определяют среднюю скорость vcp по (2).
4.Определяют коэффициенты неравномерности Сг, Св, С по (5—7).
5.Определяют среднюю скорость vOср на оси воздуховода по (8).
6.Определяют расход воздуха L по (1).
7.Определяют расход воздуха LО с учетом коэффициента неравномерности С по (9).
Результаты измерений и расчетов сводятся в табл. 9.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|||||
|
Протокол испытаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Точки замера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Размерность |
|
|
Вертикальное |
|
|
Горизонтальное |
|
|
||||||||||||
величины |
|
|
направление |
|
|
|
|
направление |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
rn |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pд |
Па |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vi |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vср |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vср |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vср |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cг |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Св |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
LO |
м3/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требования к оформлению отчета
В отчет необходимо включить:
схему и описание лабораторной установки; построенную эпюру;
данные для построения эпюры скоростей (приведены в табл. 9); заполненную табл. 9.
29
Контрольные вопросы
1.Принцип действия микроманометра.
2.Устройство трубки Пито — Прандтля.
3.Как определить среднюю скорость воздействия потока в воздуховоде?
4.Как рассчитать объемный расход воздуха в воздуховоде?
Список рекомендуемой литературы
1. Наладка и регулирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха : справочное пособие / Б. А. Журавлев, Г. Я. Загальский, Р. Н. Гобза и др. ; под ред. Б. А. Журавлева. — М. : Стройиздат, 1980. — 448 с.
2. Преображенский, В. П. Теплотехнические измерения и приборы / В. П. Преображенский. — М. : Энергия, 1978. — 703 с.
План выпуска учеб.-метод. документ. 2013 г., поз. 24
Начальник РИО М. Л. Песчаная Зав. редакцией О. А. Шипунова Редактор Н. Э. Фотина
Компьютерная правка и верстка А. Г. Вишняков
Подписано в свет 25.07.2013.
Гарнитура «Таймс». Уч.-изд. л. 1,4. Объем данных 600 Кбайт.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»
Редакционно-издательский отдел 400074, Волгоград, ул. Академическая, 1 http://www.vgasu.ru, info@vgasu.ru
30