ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра теплоэнергетики Лабораторная работа №6 исследование процесса адиабатного истечения воздуха через суживающееся сопло

Выполнили: студенты группы 34-21

Михайлов В.А

Дуров Н.А.

Бяков Д.А.

Проверил: доцент Бартенев О.А.

Ижевск 2012

Лабораторная работа №6

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДИАБАТНОГО ИСТЕЧЕНИЯ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ СУЖИВАЮЩЕЕСЯ СОПЛО

Цель работы

Задачей работы является практическое усвоение раздела курса технической термодинамики, связанного с процессами течения газов.

Задание

1. Ознакомиться с основными уравнениями процессов течения газов и жидкостей и расчётом истечения газов из суживающихся сопл с учётом трения.

2. Экспериментально исследовать зависимость массового расхода m от отношения давления воздуха на выходе из сопла к давлению перед соплом .

3. Определить скоростной коэффициент и коэффициент расхода μ сопла.

Описание экспериментально установки

Схема экспериментальной установки для исследования процессов течения воздуха через суживающееся сопло представлена на рис.1, воздух в установку поступает из помещения лаборатории и проходит последовательно входной патрубок газового ротаметра 3 с предохранительной сеткой, исключающей попадание пыли в систему, суживающееся сопло 5, которые выбрасываются вакуумным насосом 12 в окружающую среду. Для измерения давления воздуха на выходе из сопла P₂ и давление среды P_ср, в которую поступает воздух, используются датчики вакуумметрического давления 7, 9 MT-100PR фирмы АО «Метран» с верхним пределом измерения 760 мм. рт. ст., которые величину давления преобразуют в электрический сигнал. Выходной ток датчиков MT-100PR измеряется миллиамперметрами 6, 8 и на основе градуированной кривой позволяет определить давления в системе. Датчики MT-100PR запитываются стабилизированным напряжением от блока питания 4БП36 10 .

Рис.1. Схема экспериментальной установки

Необходимое значение давления среды P_ср в камере за соплом, куда происходит истечение воздуха, устанавливается с помощью ресивера 11. Учитывая, что гидравлическое сопротивление канала-трубки ничтожно мало, а скорость воздуха на этом участке не превышает 1 м/с, давление P₀ и температуру t₀ среды на входе в сопло можно принять равными соответствующим параметрам, измеренным непосредственно в помещении лаборатории. Давление воздуха P₀, в частности, определяется по показаниям миллиамперметра при выключенном вакуумном насосе 12. В этом случае эти показания должны соответствовать барометрическому давлению B, мм. рт. ст.

Так как за время проведения эксперимента барометрическое давление практические не изменяется, то его можно измерить один раз перед началом эксперимента. Температура воздуха измеряется с помощью образцового ртутного термометра 1. Расход воздуха измеряется с помощью газового ротаметра РТ-0,63Г У3 3 или более точно по показаниям прибора ДСК, работающего в комплекте с турбинным датчиком ТДР 2 и преобразователем частоты. Градуированная кривая прибора ДСК позволяет определить расход воздуха в м³/с.

Для большинства технически важных задач наибольший интерес представляет рассмотрение адиабатного течения, т.е. течения без подвода и отвода теплоты. Если учесть, что на небольшом участке соплового канала скорость достаточно велика, то процесс течения можно считать весьма близким к адиабатному. На рис.2 представлен чертёж суживающегося сопла. Диаметр минимального сечения сопла d₂ составляет 1,5 мм.

Рис.2. Суживающееся сопло