Определение удельной потери давления в воздуховодах
Цель работы: Определение удельной потери давления опытным путём для круглого стального воздуховода при различных скоростях движения воздуха и сравнение полученных данных с табличными.
Общие указания
Потери давления на трение возникают по всей длине воздуховода и при данных геометрических размерах и расходе зависят от режима течения и состояния поверхности трения. Потери давления на трение в общем виде можно определить по формуле:
(3.1)
где: DРтр – потери давления на трение, Па;
l – коэффициент трения;
l – длина воздуховода, м;
Rг – гидравлический радиус поперечного сечения воздуховода (отношение площади поперечного сечения к периметру), м;
Рд – динамическое давление потока, Па.
Для наиболее распространённого круглого поперечного сечения воздуховода:
D = 4×Rг, тогда 
(3.2) (3.3)
Для квадратного и наиболее распространённого прямоугольного поперечного сечения размером a´b имеем:
(3.4)
откуда при условии равенства скоростей получаем значение эквивалентного диаметра по скорости:
(3.5)
Если скорости представить в виде расходов, делённых на площади поперечных сечений, то при условии равенства расходов (а также Rг) получим значение диаметра, эквивалентного по расходу:
|
|
|
(3.6)
При расчете прямоугольных воздуховодов обычно пользуются значениями эквивалентных диаметров более простого вида dэv.
Для точного расчета потерь давления на трение необходимо правильно определять сложный по своей природе коэффициент трения l, в общем случае зависящий от состояния стенок (относительной шероховатости k/d и режима течения, определяемого величиной критерия Рейнольдса Re).
Коэффициент трения является переменной величиной и при ламинарном режиме движения воздуха зависит от числа Re. При турбулентном режиме движения, кроме числа Re, коэффициент трения зависит также и от коэффициента относительной шероховатости k/d. Коэффициент трения при ламинарном режиме движения воздуха определяется по формуле Пуазейля. При турбулентном режиме один и тот же воздуховод при данной его шероховатости, характеризуемой отношением k/d, в зависимости от числа Re может быть гидравлически гладким или гидравлически шероховатым. Переходным критерием является величина 67,5×(k/d). Воздуховод считается гидравлически гладким при Re <67,5×(k/d) и в этом случае коэффициент трения вычисляется по формуле Блазиуса:
|
|
|
(3.7)
При Re >67,5×(k/d) воздуховоды считаются гидравлически шероховатыми и l находится по формуле Шифринсона:
(3.8)
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на участке А всасывающего воздуховода лабораторной установки, представленной на рисунке 3.1.
На участке А имеется два штуцера для установки в воздуховод пневмометрических трубок. При движении воздуха по воздуховоду в направлении, указанном стрелкой, вследствие потерь давления на трение полное давление в сечении II будет меньше полного давления в сечении I на величину потерь на трение DР.
Следовательно,
DР = РI - РII. (3.9)
Потеря давления DР, отнесённая к 1 погонному метру длины воздуховода, будет искомой величиной удельного сопротивления трению R. Таким образом, измерив при помощи пневмометрических трубок и микроманометра величину полного давления в сечениях I и II, можно определить удельную потерю давления R как частное от деления разности полных давлений на длину воздуховода между сечениями I и II:
|
|
|
 |
R = (РI - РII)/l. (3.10)
Рис. 3.1 Схема установки для определения удельной потери давления
В работе величину R определяют для 4¸5 значений расхода воздуха. Расход воздуха изменяется при помощи шибера. Для нахождения расхода воздуха в одном из сечений измеряется также и динамическое давление, по величине которого подсчитывается скорость движения воздуха по воздуховоду:
(3.11)
где: vср – скорость движения воздуха, м/с;
r – плотность воздуха при температуре помещения, кг/м3;
Рд – динамическое давление, Па.
Данные измерений и результаты расчетов заносят в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты измерений и расчетов по определению удельной потери давления на трение
| Номер опыта | Размеры воздуховода | l, м | PI, Па | PII, Па | Pд, Па | R, Па/м | v, м/с | L, м3/с | Re | l | Rт, Па/м | |
| d, м | F, м2 | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| 1 | ||||||||||||
| 2 | ||||||||||||
| … | ||||||||||||
По полученным результатам выполнить следующее:
|
|
|
1. Сравнить полученную из опытов величину R с теоретической Rт (по справочным данным).
2. Определить режим движения воздуха в вохдуховоде.
3. Построить график зависимости R = f(L).
Лабораторная работа 4
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1863; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!