Практическое задание №2 по механике жидкости и газа. Практическое задание №2. 2. Определение расхода воздуха через канал с конфузорнодиффузорной вставкой

• Название: 2. Определение расхода воздуха через канал с конфузорнодиффузорной вставкой
• Анкор: Практическое задание №2 по механике жидкости и газа
• Дата: 01.03.2023
• Размер: 81.02 Kb.
• Имя файла: Практическое задание №2.docx
• Тип: Документы; #962767

2. Определение расхода воздуха через канал с конфузорно-диффузорной вставкой

1. 
   Описание задачи:
   

Произвести обработку экспериментальных данных, определить расход воздуха через два заданных канала, и определить, на сколько отличается расход воздуха через один канал по отношению к расходу через другой канал, построить график зависимости расхода воздуха от перепада давлений, сделать вывод.



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. Исходные данные давления и температуры окружающей среды представлены в таблице 2.2. Вариант задания №1.

Номера каналов соответствуют следующим каналам, установленным на входе перед измерительным соплом:

1) цилиндрический канал;

2) канал с треугольной вставкой.
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
2	85	120	143	157	160	160	160	160	160	160	160

Таблица 2.2 – Давление и температура окружающей среды

№ канала	p*, мм рт. ст.	Т*, К
1, 2	764	296

3. 
   Решение:
   

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



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

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

- f – площадь критического сечения сопла, м².

Для вычисления расхода воздуха необходимо вычислить площадь критического сечения:



где d = 0,012 м – диаметр сопла в критическом сечении, м:



Находим плотность и скорость воздуха через газодинамические функции.

1. 
   Определим приведенное давление по формуле:
   

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

давление окружающей среды, замеренное по барометру, мм рт.ст.
По формуле:



из которой следует:

2. 
   Определяем температуру воздуха в критическом сечении мерного сопла Т, К:
   

где - температура окружающей среды, К;

k =1,4 показатель адиабаты для воздуха.

3. 
   Определяем число Маха М по формуле:
   

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

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

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

6. 
   Из уравнения состояния находим плотность окружающей среды , кг/м³, по формуле:
   

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

8. 
   Определяем массовый расход воздуха G, кг/с, по формуле:
   
   
9. 
   Результаты вычислений занесены в таблицу №1.
   

Таблица №1

1		0,94	0,92	0,9	0,88	0,86	0,84	0,82	0,8	0,78	0,75	0,7
		718,16	702,88	687,60	672,32	657,04	641,76	626,48	611,20	595,92	573,00	534,80
		0,75	0,67	0,60	0,59	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58
	Т	223,16	199,14	178,99	173,57	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02
	М	1,28	1,56	1,81	1,88	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90
	а	299,44	282,87	268,18	264,08	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90
	w	382,53	441,12	484,83	495,94	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07
		1,05	0,54	0,31	0,27	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26
	G	0,0456	0,0271	0,0173	0,0152	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147
2		0,94	0,92	0,9	0,88	0,86	0,84	0,82	0,8	0,78	0,75	0,7
		718,16	702,88	687,60	672,32	657,04	641,76	626,48	611,20	595,92	573,00	534,80
		0,78	0,69	0,63	0,59	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58	0,58
	Т	230,14	203,02	185,19	174,35	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02	172,02
	М	1,20	1,51	1,73	1,87	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90	1,90
	а	304,09	285,61	272,78	264,67	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90	262,90
	w	363,76	432,21	471,82	494,37	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07	499,07
		1,29	0,60	0,37	0,28	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26	0,26
	G	0,0529	0,0295	0,0199	0,0155	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147	0,0147

10. 
    По полученным значениям расхода воздуха строим график зависимости через каналы 1 и 2.
    

4. 
   Вывод:
   

В результате обработки экспериментальных данных определили расход воздуха в каждом замеренном значении давления в критическом сечении сопла, занесли в таблицу №1 и построили график зависимости расхода воздуха от перепада давления, на основании которого можно сделать вывод, что при значениях давления от 0,86 до 0,7 расход воздуха становится постоянным, а при значениях давления от 0,94 до 0,86расход воздуха уменьшается.