Главная страница
Навигация по странице:

  • Описание задачи

  • 3. Расчетная часть

    		•

    мд. ЧЕКОТИНА_Д_И_ТМбз_1801а_Задание2_МЖГ. 1. Цель работы Определение расхода воздуха через канал с конфузорнодиффузорной вставкой Описание задачи


    Скачать 224.3 Kb.
    Название1. Цель работы Определение расхода воздуха через канал с конфузорнодиффузорной вставкой Описание задачи
    Дата23.03.2023
    Размер224.3 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЧЕКОТИНА_Д_И_ТМбз_1801а_Задание2_МЖГ.docx
    ТипДокументы
    #1011078

    1. Цель работы: Определение расхода воздуха через канал с конфузорно-диффузорной вставкой
    Описание задачи

    Необходимо произвести обработку экспериментальных данных, определить расход воздуха через два заданных канала, например, в одну и другую сторону, и определить, на сколько отличается расход воздуха через один канал по отношению к расходу через другой заданный канал, построить график зависимости расхода воздуха от перепада давлений, сделать вывод.

    Экспериментальные исследования пропускной способности впускных каналов различной конфигурации проводились при стационарном режиме течения на вакуумной установке (рисунок 2), включающей вакуумный насос 1, трубопровод 2, вакуумметр 3, ртутный манометр 4 и сопло Лаваля 5, входная часть которого конфузор (сужающийся канал) под углом 60°, а выходная часть – диффузор (расширяющийся канал) с углом раскрытия 14° с входным и выходным диаметрами 42 и 30 мм и внутренним диаметром в критическом сечении 12 мм. Перед входом в данное сопло устанавливались исследуемые каналы с входным и выходным диаметрами 29 мм, сужающиеся и расширяющиеся под углом 60 и 15°, с разным внутренним диаметром: 10, 12, 14 и 19 мм и другие каналы при различном перепаде давлений в стационарном режиме течения. Пример данного канала представлен на рисунке 3. При этом замер давления для расчета расхода воздуха производился в критическом сечении сопла 5 с помощью ртутного манометра 4.

    Воздух в систему каналов поступал из атмосферы, т. е. на входе было атмосферное давление p* (1 бар), на выходе – разрежение (pсист.) варьировалось перепуском воздуха в системе от 0,94 до 0,7 бар и замерялось с помощью вакуумметра.



    Рисунок 2 – Схема экспериментальной установки для стационарных продувок



    Рисунок 3 – Канал с конфузорно-диффузорной вставкой
    2. Исходные данные

    Варианты каналов и значения давлений в критическом сечении сопла для расчета расхода воздуха при различном перепаде давлений Δp=pсист./p* (отношении разрежения в системе к давлению окружающей среды) представлены в таблице 2.1.

    1. Цилиндрический канал.

    2. Канал с конфузорно-диффузорной вставкой d=12 мм с конусными участками 60 и 15 градусов.

    Таблица 2.1 – Варианты исследуемых каналов и замеренные значения давлений в критическом сечении сопла p, мм рт. ст.

    Δp

    № канала

    0,94
    0,92
    0,9
    0,88
    0,86
    0,84
    0,82
    0,8
    0,78
    0,75
    0,7

    1
    94
    125
    151
    158
    160
    160
    160
    160
    160
    160
    160

    5
    60
    80
    100
    120
    135
    150
    167
    180
    185
    185
    185


    Исходные данные давления и температуры окружающей среды представлены в таблице 2.2.

    Таблица 2.2 – Давление и температура окружающей среды

    № канала

    p*, мм рт. ст.
    Т*, К

    1
    764
    296

    5
    750,5
    296,5


    Варианты заданий даны в таблице 2.3. Номер варианта определяется по первой букве фамилии студента.


    Таблица 2.3 – Варианты заданий Первая буква фамилии студента

    Вариант

    Номера каналов для расчета из таблицы 2.1

    Вариант

    Номера каналов для расчета из таблицы 2.1

    А,Б,В

    01

    1, 2

    11

    1, 7

    Г,Д,Е

    02

    3, 4

    12

    1, 8

    Ё,Ж,З

    03

    5, 6

    13

    1, 9

    И,Й,К

    04

    7, 8

    14

    1, 10

    Л,М,Н

    05

    9, 10

    15

    3, 5

    О,П,Р

    06

    11, 12

    16

    4, 6

    С,Т,У

    07

    1, 3

    17

    5, 7

    Ф,Х,Ц

    08

    1, 4

    18

    6, 8

    Ч,Ш,Щ
    09
    1,5
    19
    7,9

    Э,Ю,Я
    10
    1,6
    20
    8,10



    3. Расчетная часть
    Расход воздуха G, кг/с, для каждого замеренного значения давления в критическом сечении сопла с учетом исходных данных определяем по формуле:

    , (3.1)

    где ρ – плотность воздуха в критическом сечении измеряемого сопла, кг/м3;

    w – скорость воздуха в критическом сечении сопла, м/с;

    f – площадь критического сечения сопла, м2.

    Площадь критического сечения сопла f, м2, находим по формуле:

    , (3.2)

    где d – диаметр измерительного сопла в критическом сечении, м; d = 0,012 м.

    Плотность и скорость воздуха находим через газодинамические функции

    1) Определяем приведенное давление πk для 1 и 5 канала по формуле:

    (3.3)

    (3.4)

    где р – измеренное давление в критическом состоянии сопла (по ртутному манометру), мм рт.ст;

    p* – 760 давление окружающей среды, замеренное по барометру, мм рт. ст.

    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5.

    Для канала 1

    p
    94
    125
    151
    158
    160
    160
    160
    160
    160
    160
    160



    0,75
    0,67
    0,60
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58


    Для канала 5

    p
    60
    80
    100
    120
    135
    150
    167
    180
    185
    185
    185



    0,84
    0,78
    0,73
    0,68
    0,64
    0,60
    0,55
    0,52
    0,50
    0,50
    0,50


    2) Определяем температуру воздуха в критическом сечении мерного сопла T, К, по формуле:

    (3.5)

    (3.6)

    где Т* 296 – температура окружающей среды, К (для 1 канала);

    Т* 296,5 – температура окружающей среды, К (для 5 канала);

    k – показатель адиабаты, для воздуха k = 1,4

    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5.

    Для канала 1

    p
    94
    125
    151
    158
    160
    160
    160
    160
    160
    160
    160



    0,75
    0,67
    0,60
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58

    Т
    222
    83,75
    90,6
    91,64
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8


    Для канала 5

    p
    60
    80
    100
    120
    135
    150
    167
    180
    185
    185
    185



    0,84
    0,78
    0,73
    0,68
    0,64
    0,60
    0,55
    0,52
    0,50
    0,50
    0,50

    Т
    249,06
    62,4
    73
    81,6
    86,4
    90
    91,85
    93,6
    92,5
    92,5
    92,5


    3) Определяем число Маха M по формуле:

    (3.5)

    При Т=222 К и для канала 1 имеем:



    При Т=296,06 К и для канала 1имеем:



    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5.

    Для канала 1

    p
    94
    125
    151
    158
    160
    160
    160
    160
    160
    160
    160



    0,75
    0,67
    0,60
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58
    0,58

    Т
    222
    83,75
    90,6
    91,64
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8
    92,8

    М
    2,88































    Для канала 5

    p
    60
    80
    100
    120
    135
    150
    167
    180
    185
    185
    185



    0,84
    0,78
    0,73
    0,68
    0,64
    0,60
    0,55
    0,52
    0,50
    0,50
    0,50

    Т
    249,06
    62,4
    73
    81,6
    86,4
    90
    91,85
    93,6
    92,5
    92,5
    92,5

    М
    0,08































    4) 4. Определяем скорость звука a, м/с, по формуле:

    (3.6)

    где R – газовая постоянная, для воздуха R = 287 Дж/кг∙К.

    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5

    Для канала 1

    p






























































    T






























    M
    2,88



























    a
    298,66




























    Для канала 5

    p






























































    T






























    M






























    a






























    5) Определяем скорость воздуха в критическом сечении w, м/с, по формуле:

    (3.7)
    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5.

    Для канала 1

    p






























































    T






























    M
    2,88



























    a
    298,66



























    w
    860,14




























    Для канала 5

    p






























































    T






























    M






























    a






























    w































    6) Из уравнения состояния находим плотность окружающей среды ρ*, кг/м3, по формуле:

    (3.8)
    (3.8)

    7) Определяем плотность воздуха в критическом сечении ρ, кг/м3, по формуле:

    (3.9)
    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 1-5.

    Для канала 1

    p






























































    T






























    M
    2,88



























    a
    298,66



























    w
    860,14



























    pкр.сеч
    1,999




























    Для канала 5

    p






























































    T






























    M






























    a






























    w






























    pкр.сеч































    9) Определяем массовый расход воздуха G, кг/с, по формуле (3.1):



    Внесем рассчитанные значения в таблицу для каналов 11-12.

    Для канала 1

    p






























































    T






























    M






























    a






























    w






























    pкр.сеч






























    G






























    Для канала 5

    p






























































    T






























    M






























    a






























    w






























    pкр.сеч






























    G































    По полученным значениям расхода воздуха строим график зависимости через заданные каналы через заданные каналы.


    Рисунок 4 – Зависимости массового расхода воздуха (G) от отношения давления на выходе к давлению на входе (Δp = pсист./p*) через измерительное сопло с конусными участками (60 и 15 градусов) (15 и 60 градусов) без дополнительного канала;
    Вывод: в данной работе я научился рассчитывать расход воздуха (G) в определенных каналах, который зависит от перепада давлений. Построили график зависимости расхода воздуха (Рис.4). Из которого мы видим, что измерительное сопло с конусными участками (15 и 60 градусов) без дополнительного канала, расходует большее количество воздуха, чем измерительное сопло с конусными участками (60 и 15 градусов).

    написать администратору сайта