Исследование потока в неподвижном криволинейном канале
Исследование потока в неподвижном криволинейном канале
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
«Казанский
государственный технологический университет»
Кафедра
холодильной техники и технологий
(ХТиТ)
ОТЧЕТ
о
лабораторной работе по дисциплине «Газовая динамика»
«ИССЛЕДОВАНИЕ
ПОТОКА В НЕПОДВИЖНОМ КРИВОЛИНЕЙНОМ КАНАЛЕ»
Казань 2008
Цель работы: ознакомление с методами экспериментального исследования
потока в неподвижных каналах; определение потерь механической энергии при
движении потока в неподвижных каналах.
Экспериментальная
установка
Экспериментальная модель
представляет собой плоский криволинейный канал квадратного поперечного сечения
с углом изогнутости оси 90° (рисунок 1). Для возможности визуального
исследования потока верхняя стенка модели выполнена из прозрачного материала.
а) б)
Рисунок 1 – Схема
исследуемого канала (а, б)
С помощью фланца модель
криволинейного канала крепится к всасывающему патрубку вентилятора. Для
предотвращения всасывания в вентилятор посторонних предметов в выходном сечении
канала, установлена металлическая сетка.
Визуальное исследование
потока в канале производится с помощью шёлковых нитей, закреплённых на конце
металлического прутка. Ввод нитей в исследуемую зону потока осуществляется
через входное отверстие криволинейного канала.
Экспериментальные
данные
Экспериментальные
данные приведены в таблице 1.
Таблица
1 – Протокол измерений
сечение
Измеряемая величина,
мм вод. cт.
№ точки
1
2
3
4
5
6
7
А-А
Dh*
4
0,8
0
0
0
0
0
Dh
30
30
30
30
30
30
30
В-В
Dh*
8
2,5
0,7
0,5
0,5
0,5
0,5
Dh
30
32
34
34
33
33
33
В, мм. рт.ст.
750
t,°C
18
Таблица
1 - продолжение
сечение
Измеряемая
величина,
мм
вод. cт.
№
точки
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
А-А
Dh*
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
1
4
Dh
30
30
28
28
28
28
26
26
24
24
22
22
20
18
17
17
В-В
Dh*
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1
1
1
1,2
1
1
Dh
31
31
29
29
27
27
25
24
19
19
22
22
18
16
14
13
В, мм. рт.ст.
750
t,°C
18
Обработка
результатов
1. Учитывая небольшое различие в
величинах статических давлений в точках 1-23 сечений А-А и В-В и
барометрического давления, приняли одинаковое значение плотности воздуха во
всех исследованных точках:
, кг/м3,
где R = 287 Дж/(кг×К) - газовая постоянная для сухого
воздуха;
Т = (273 + t)=(273 + 18)=291 - температура потока, К;
В’ = В ×133,332=750×133,332=99999 ,Па.
,
кг/м.
2. Занесли в протокол обработки
результатов (табл.4) значения измеренных перепадов между полным и
барометрическим давлением (для точек i=1…7):
Па.
-
перепад уровня в дифманометрах в трубках полного давления (ТПД).
,
Па.
3. Вычислили действительное значение
разности между статическим и барометрическим давлениями:
Па,
где к=0,8 - поправочный коэффициент трубки
статического давления (ТСД);
– перепад уровня в
дифманометрах, в трубках статического давления (ТСД).
, Па.
4. Определили динамическое давление в
точках сечений А-А и В-В:
Па,
где , Па;
, Па.
, Па.
5. Полагая поток несжимаемым, нашли
величину скорости во всех исследованных точках потока по формуле:
, м/с.
, кг/м;
, Па.
, м/с.
Проделали
с 1-5 пункты двух сечений и для всех точек. Полученные значения приведены в
таблице 2.
Таблица
2 – Таблица обработки экспериментальных данных
сечение
Вычисляемая
величина
Размерность
№
точки
1
2
3
4
5
6
7
А-А
Па
235,4
235,4
235,4
235,4
235,4
235,4
235,4
Па
39,24
7,85
0
0
0
0
0
Па
196,2
227,6
235,4
235,4
235,4
235,4
235,4
м/с
18,1
19,5
19,8
19,8
19,8
19,8
19,8
В-В
Па
235,4
251,1
266,8
266,8
258,9
258,9
258,9
Па
78,5
24,5
6,9
4,9
4,9
4,9
4,9
Па
156,9
226,6
259,9
261,9
254,1
254,1
254,1
м/с
16,2
19,5
20,9
20,9
20,6
20,6
20,6
Таблица
2 - продолжение
сечение
Вычисляемая
величина
Размерность
№
точки
8
9
10
11
12
13
14
А-А
Па
235,4
235,4
219,7
219,7
219,7
219,7
204,1
Па
0
0
0
0
0
0
0
Па
235,4
235,4
219,7
219,7
219,7
219,7
204,1
м/с
19,8
19,8
19,2
19,2
19,2
19,2
18,5
В-В
Па
243,3
243,3
227,6
227,6
211,9
211,9
196,2
Па
4,91
4,91
4,91
4,91
4,91
4,91
4,91
Па
238,4
238,4
222,7
222,7
206,9
206,9
191,3
м/с
19,96
19,96
19,3
19,3
18,6
18,6
17,9
Таблица
2 - продолжение
сечение
Вычисляемая величина
Размерность
№ точки
15
16
17
18
19
20
21
А-А
Па
204,1
188,4
188,4
172,7
172,7
156,9
141,3
Па
0
0
0
0
0
0
4,1
Па
204,1
188,4
188,4
172,7
172,7
156,9
137,2
м/с
18,5
17,8
17,8
16,9
16,9
16,2
15,1
В-В
Па
188,4
149,1
149,1
172,7
172,7
141,3
125,6
Па
4,9
4,9
4,9
9,8
9,8
9,8
11,8
Па
183,5
144,2
144,2
162,9
162,9
131,5
113,8
м/с
17,5
15,5
15,5
16,5
16,5
14,8
13,8
Таблица
2 - продолжение
сечение
Вычисляемая величина
Размерность
№ точки
22
23
А-А
Па
133,4
133,4
Па
9,81
39,2
Па
123,6
94,2
м/с
14,4
12,6
В-В
Па
109,9
102,02
Па
9,81
9,81
Па
100,1
92,2
м/с
12,9
12,4
6. Графики распределения скорости в
сечениях А-А и В-В.
Рисунок
2 – График распределения скорости в сечении А-А
Рисунок
3 – График распределения скорости в сечении В-В
7. Нашли среднее значение скорости в
сечении А-А, применяя формулу трапеций для нахождения площади под графиком скорости:
Нашли среднее значение
скорости в сечении В-В, применяя формулу выше.
Изобразили эти средние
значения скорости на графиках распределения скоростей.
Таблица 3 – Таблица
обработки экспериментальных данных
сечение
Вычисляемая величина
номер точки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
А-А
18,1
19,5
19,8
19,8
19,8
19,8
19,8
19,8
19,8
0,9
0,98
1
1
1
1
1
1
1
0,04
0,08
0,12
0,16
0,21
0,25
0,29
0,33
0,37
В-В
16,2
19,5
20,9
20,9
20,6
20,6
20,6
19,96
19,96
0,77
0,93
0,99
1
0,99
0,99
0,99
0,95
0,95
0,04
0,08
0,12
0,16
0,21
0,25
0,29
0,33
0,37
Таблица 3 - продолжение
сечение
Вычисляемая величина
номер точки
10
11
12
13
14
15
16
17
18
А-А
19,2
19,2
19,2
19,2
18,5
18,5
17,8
17,8
16,9
0,97
0,97
0,97
0,97
0,93
0,93
0,89
0,89
0,86
0,41
0,45
0,49
0,53
0,57
0,62
0,66
0,69
0,74
В-В
19,3
19,3
18,6
18,6
17,9
17,5
15,5
15,5
16,5
0,92
0,92
0,89
0,89
0,85
0,84
0,74
0,74
0,79
0,41
0,45
0,49
0,53
0,57
0,62
0,66
0,69
0,74
Таблица 3 - продолжение
сечение
Вычисляемая величина
номер точки
19
20
21
22
23
А-А
16,9
16,2
15,2
14,4
12,6
0,86
0,82
0,76
0,73
0,63
0,78
0,82
0,86
0,9
0,94
В-В
16,5
14,8
13,8
12,9
12,4
0,79
0,71
0,66
0,62
0,6
0,78
0,82
0,86
0,9
0,94
9. Графики зависимости от для
каждого сечения.
Рисунок 4 – Эпюра
скорости на входе в криволинейный канал
Рисунок 5 – Эпюра
скорости на выходе в криволинейный канал
поток неподвижный канал потери энергия
10. Определили среднее
значение динамического давления на входе в канал:
Па .
.
11.
Принимая статическое давление на выпуклой стенке канала в сечениях А-А и В-В
равным статическому давлению в точке 1, а на вогнутой - равным давлению в точке
23 и учитывая равенство полного и статического давлений на стенках канала,
определили для этих сечений среднее значение разностей:
, Па.
Полученные
значения и являются приближенными.
Для нахождения более точных значений необходимо произвести измерения в
нескольких сечениях по высоте канала.
12. Нашли потери полного давления в
канале:
.
13. Вычислили коэффициент потерь энергии
криволинейного канала:
.
;
14. Вычислили потери
полного давления по экспериментальным данным.
,
где
;
-
линейный коэффициент
сопротивления трения участка;
м
м/с
– кинематическая
вязкость
Па
Вывод: в ходе данной
работы мы ознакомились с методами экспериментального исследования потока в
неподвижных каналах, а также экспериментально определили коэффициент потери
энергии установки и сравнили его с теоретическим.
Список использованной
литературы
1. Газодинамика. Компрессорные и
расширительные машины: Метод. указания к лаб. работам / Казан. гос. технол.
ун-т; Сост.: А.А. Никитин, С.В. Визгалов. Казань, 2004. 44 с.
2. Идельчик И.Е. Справочник по
гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975.- 559 с.