Измерение параметров вентиляции
Цель данной работы – ознакомление с приборами и методами измерения основных аэродинамических параметров воздушных потоков (падения давления, скорости и объема воздуха) в рудничных вентиляционных сетях.
Измерение давления
Для движущегося воздуха справедлив закон Паскаля, согласно которому статическое давление в равной степени действует на все плоскости в потоке, включая боковые стенки воздуховодов и поверхности тел. Динамическое (скоростное) давление действует лишь на поверхности, на которые воздушный поток набегает и которые располагаются поперек (перпендикулярно или под каким-либо углом) потока. Способы измерения и конструкции приемников давления зависят от того, как это давление передается от потока к прибору. Схему этого воздействия давлений рассмотрим на примере рис. 3.1.
В некоторой емкости (рис.3.1, а) воздух находится под давлением Р, которое больше атмосферного, т.е. Р > Ратм. Согласно закону Паскаля на стенки емкости так же, как и на поверхности пластин I и II, будет действовать одинаковое давление Р. Если емкость соединить с U-образным манометром так, как показано на рис. 3.1, а, то на одно колено будет действовать давление Р, на другое открытое колено - Ратм и уровни жидкости установятся на разных высотах. Расстояние между уровнями жидкости в трубках манометра покажет перепад давления между давлением внутри объема и атмосферным.
Если емкость открыть (рис. 3.1, б), то воздух, расширяясь под действием давления Р, начнет перетекать в атмосферу, где давление меньше. Следовательно, причиной движения воздуха будет все тот же перепад давления hст= Р - Ратм. Назовем этот перепад статическим давлением (hст).
|
|
|
Рис. 3.1. Схема действия давлений
|
При движении воздушного потока также справедлив закон Паскаля и на все поверхности объема будет действовать давление Р. В то же время на вертикально поставленную пластину II (см. рис. 3.1, б) с одной стороны (с левой) будет дополнительно воздействовать набегающий поток.
Величина скоростного давления (даПа)
, (3.1)
где U – скорость воздуха, м/с; r - плотность воздуха, кг/м3.
Полное давление (Рп), испытываемое пластиной со стороны набегающего потока, равно сумме давления Р и скоростного давления hск (иногда это давление называют еще динамическим или скоростным напором), т.е. Рп = Р + hск.
Из сказанного следует, что полное давление (статическое плюс скоростное) воздействует только на поверхности, обращенные навстречу потоку. Особенности действия давлений Р и hск обусловили специфику их замера приемниками давления - воздухомерными полыми трубками. Одним из таких приемников является трубка Пито (рис.3.2).
|
|
|
|
Рис. 3.2. Трубка Пито
|
Трубка имеет центральное отверстие 1, соединенное со штуцером 2 и ориентируемое в потоке воздуха так, что оно располагается навстречу потоку, а поэтому воспринимает одновременно давление Р и скоростной напор hск. Таким образом, через отверстие 1 воспринимается полное давление, которое по полой внутренней трубке передается штуцеру 2. Этот штуцер маркируется знаком «+». Кроме того, на боковой поверхности наконечника трубки имеются отверстия 3, соединенные наружной полой трубкой со штуцером 4, который обозначен знаком «-». Отверстия 3 располагаются параллельно потоку, а поэтому воспринимают и передают по наружной трубке штуцеру 4 только давление Р.
Соединим «-» трубки Пито, помещенной в поток воздуха, с U-образным манометром так, как показано на рис.3.3, а. Если давление Р внутри воздуховода больше атмосферного Ратм , то уровень жидкости в левом открытом колене установится выше уровня в правом на величину hизм = Р - Ратм , т.е. манометр покажет перепад давлений, который будем называть статическим:
hст = Р - Ратм (3.2)
|
|
|
Соединим «+» трубки Пито с манометром так, как показано на рис. 1.3, б. Тогда на левое колено будет действовать давление Рп = Р + hск, а на правое открытое - атмосферное давление Ратм. Измеренная U-образным манометром величина составит Р + hск - Ратм = (Р - Ратм) + hск = hст + hск. Заменим обозначение полного давления Рп через общепринятое в рудничной вентиляции hп, тогда будем иметь
hп = hст + hск. (3.3)
Соединим оба штуцера трубки Пито с U-образным манометром (рис. 1.3, в). Тогда на левое колено манометра , соединенное с «+» трубки Пито, будет действовать давление Р + hск, а на правое колено, соединенное с «-» трубки Пито, - только Р. Результирующая величина, показываемая манометром, будет равна
Р + hск - Р = hск. (3.4)
Давление внутри воздуховода Р больше атмосферного, если вентилятор (воздуходувка и пр.) нагнетает воздух в трубопровод (нагнетательное проветривание). Если же вентилятор «всасывает» воздух из трубопровода (всасывающее проветривание), то давление внутри воздуховода меньше атмосферного Ратм. Но и в этом случае замеры давлений с помощью манометра не отличаются от описанных выше, лишь изменяются положения уровней жидкости в коленах манометра.
|
|
|
Рис. 3.3. Измерение давлений в трубопроводе
|
Измерение давлений U-образным манометром имеет небольшую точность и требует снятий отсчетов по обоим коленам (трубкам), а это бывает неудобно, когда уровни жидкости в трубках пульсируют. Поэтому большое распространение получили приборы, называемые микромано-метрами, состоящие, как и манометры, из двух колен: широкого (рис.3.4, б), играющего роль резервуара, и узкого, которое может наклоняться под определенным углом а к горизонту.
Если к широкому колену (маркируется знаком «+») подвести давление, которое больше атмосферного, то жидкость из него вытеснится в узкое и ее уровень установится на некоторой вертикальной высоте Н. В широком колене уровень жидкости понизится на некоторую величину f, которой можно пренебречь из-за ее малости. Следовательно, отсчет можно брать только по одному наклонному (или вертикальному) колену. Наклон увеличивает точность отсчетов, т.к. наклонная высота L, по которой берется отсчет, больше вертикальной Н. Чем больше наклон трубки, т.е. меньше угол а, тем больше величина L и тем точнее отсчет и, следовательно, измеряемая величина Н, т.к.
Н = L sin a. (3.5)
Общий вид микроманометра показан на рис. 3.4, а. На силуминовой плите 1 укреплен резервуар 5, который герметично закрыт крышкой. На крышке укреплены трехходовой кран 8, заливочная пробка 6, регулятор положения уровня жидкости 7 и измерительная стеклянная трубка 2, имеющая шкалу. Измерительная трубка 2 крепится к плите 1 при помощи кронштейна. Нижний конец измерительной трубки сообщается с резервуаром 5, а верхний конец гибкой трубкой (шлангом) 3 - с трехходовым краном 8, который имеет два штуцера, помеченные знаками “+” и “-”. Измерительная трубка установлена так, что нулевая точка ее шкалы совпадает с осью вращения. Для установки трубки на требуемый угол наклона а используется дуга 4 с пятью отверстиями для фиксации трубки, которые помечены цифрами 0,8; 0,6; 0,4; 0,3; 0,2, обозначающими множитель прибора k. Этот множитель численно равен sin a в формуле (3.5), т.е.
Н = L (sin a) = Lk. (3.6)
Рис. 3.4. Микроманометр типа ММН
|
Перед замерами микроманометр устанавливается в горизонтальное положение с помощью двух винтов 9 по двум уровням. Штуцер трехходового крана 8, имеющий маркировку “-”, сообщается с измерительной трубкой шлангом 3, а штуцер “+” - с резервуаром 10. При повороте крана против часовой стрелки до упора (положение «0») резервуар и измерительная трубка сообщаются с атмосферой. В данном положении берется начальный отсчет по измерительной трубке 2. При повороте по часовой стрелке до упора штуцеры «-» и «+» сообщаются с измерительной трубкой и резервуаром соответственно.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1035; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!