Министерство науки и высшего образования

Российской федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ



Кафедра безопасности производств

ОТЧЕТ

По лабораторной работе №5

Определение числа Рейнольдса и режима движения воздуха

Выполнили: студент гр. ТПР-17

/Янковый Д.Р./

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: асс. каф. БП /Кабанов Е.И./

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2021

Цель работы: закрепить навыки работы с измерительными приборами и обработки результатов измерений, научиться определять режим движения воздуха в выработках.

Общие сведения

Движение воздуха по любому каналу может быть ламинарным или турбулентным. Режим движения воздуха в воздухопроводе определяется при помощи специального критерия – числа Рейнольдса

(1)

где: – средняя скорость движения воздуха в воздуховоде, м/c; – кинематическая вязкость воздуха, = 1,5 10^-5 м²/с; D – гидравлический диаметр воздухопровода, м.

(2)

где: S и P – соответственно площадь, м² и периметр, м поперечного сечения воздухопровода.

Экспериментально установлено, что в гладких трубах при Re ≥ 2300 устойчиво турбулентное движение, а при Re < 2300 устойчиво ламинарное движение. В горных выработках ламинарное движение воздуха переходит в турбулентное при Re = 1000 – 1500.

Закон движения воздуха в воздухопроводе описывается зависимостью

(3)

где: h – депрессия воздухопровода; R – аэродинамическое сопротивление трения в воздухопроводе

---

; Q – количество воздуха, проходящего по воздухопроводу, м³/c; n – показатель степени, зависящий от режима движения воздуха: при ламинарном режиме n = 1, при турбулентном n = 2.

Таким образом, определив значение n в формуле (3), можно установить в каком режиме движется воздух.

Показатель степени n в формуле (3) определяется логарифмированием уравнения (3) и подстановкой в полученное выражение двух пар соответствующих значений h₁, Q₁, и h₂, Q₂. Тогда при постоянном значении R

,

.

Вычитая из первого уравнения второе, получим

,

откуда

(4)

При выполнении лабораторной работы замеры величины депрессии h₁ и h₂ выполняются на участках 3–4 или 5–6. Каждый из этих участков прямолинеен, по всей длине имеет постоянную площадь поперечного сечения и закреплен одинаковой крепью. Поэтому единственным видом сопротивления движению воздуха на этих участках является аэродинамическое сопротивление трения R. Так как скорость движения воздуха по всей длине каждого из этих участков постоянна, то изменение скоростной депрессии здесь отсутствует. Поэтому депрессия, расходуемая на преодоление сопротивления участка, равна измеренной на этом участке статической депрессии, т.е. h _{ст 3-4} = h _{сопр 3-4} и h _{ст 5-6} = h _{сопр 5-6} (формулы (8) и (9) см. методические указания).

Одновременно с замером статической депрессии на исследуемом участке 3–4 или 5–6 выполняется замер статической депрессии на входе в установку h _{ст 0-1} для того, чтобы определить количество воздуха, поступающего в коллектор модели (см. работу 3). Если при этом шибер 2 полностью закрыт, то весь воздух, поступающий в коллектор, пойдет по верхней ветви и, следовательно, по участку 3–4, а если закрыт шибер 1 – по нижней ветви и участку 5–6.

При известном количестве воздуха средняя скорость его движения в любом сечении модели определяется по формуле

(5)

где: Q _i – расход воздуха в i-м сечении модели, м³ /с; S _i – площадь этого сечения

---

, м² , принимается по табл.1 (см. методические указания).

Q = v₁S₁ (23)



Рисунок 1 – Схема аэродинамической установки

Температура воздуха в лаборатории: t = 22 ⁰С

Атмосферное давление в лаборатории: p₀ = 103.9 кПа
Результаты исследований

Таблица№1. Результаты измерений

Номер открытого шибера	Участок, на котором производится замер	Вид измеряемой депрессии	Тип измерительного прибора	Фактор прибора Км	Жидкость, используемая в приборе	Показания прибора
						Положение мениска в трубке прибора		Подъем уровня жидкости h п , мм		Величина депрессии h,, мм вод. ст.
						Начальное h 0 , мм	Конечное h к , мм
1 – Откр. 2 – Закр.	0-1	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	5		5		2,985
1 – Откр. 2 – Закр.	3-4	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	4		4		2,364
1 – Прикр. 2 – Закр.	0-1	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	4		4		2,364
1 – Прикр. 2 - Закр	3-4	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	1		1		0,591
1 –Закр. 2 – Откр.	0-1	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	4		4		2,364
1 –Закр. 2 – Откр.	5-6	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	3		3		1,773
1 –Закр. 2 – Прикр.	0-1	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	3		3		1,773
1 –Закр. 2 – Прикр.	5-6	h СТ	ММН	0.6	Спирт	0	1		1		0,591

---

Таблица№2. Результаты вычислений

Исследуемая ветвь модели	Положение шибера	Величина статической депрессии, мм.вод.ст.			Расход воздуха на участке, м3/с		Средняя скорость движения воздуха на участке, м/с		Число Рейнольдса, Re		Показатель степени n
		hст 0-1	hст m-n
Верхняя	Ш1 откр.	2,985	2,364	0,014		6,77		23333,3		1,8
	Ш1 закр.	2,364	0,591	0,013		6,02		21680
Нижняя	Ш2 откр.	2,364	1,773	0,013		6,02		21680		0,65
	Ш2 закр.	1,773	0,591	0,011		5,22		18346,7

Ход работы

1. 
   При помощи микроманометра измерены начальное и конечное положения столбов жидкости. Затем вычислен подъем уровня жидкости:
   

2. 
   Затем величина статической депрессии для каждого участка рассчитывается по формуле:
   

3. 
   Средняя скорость движения воздуха в коллекторе:
   

---

4. 
   Количество воздуха, поступающего в коллектор модели:
   

,

,

,

,

где S=0.0021 м² – площадь поперечного сечения коллектора

5. 
   Средняя скорость движения воздуха на участках:
   

6. 
   Гидравлический диаметр выработки на участках:
   

где =0.0016 м², =0.16м – соответственно площадь и периметр поперечного сечения воздухопровода.

7. 
   Число Рейнольдса для участках:
   

8. 
   Значение показателя степени n:
   

Вывод: был произведен расчет числа Рейнольдса и показателя степени n, для того, чтобы охарактеризовать режим движения воздуха в верхней и нижней ветвях лабораторной установки. В результате расчётов, полученные значения числа Рейнольдса указывают на то, что и в верхней, и в нижней ветвях установки наблюдается устойчивый турбулентный режим движения воздуха как при полностью открытом шибере ветви, так и при закрытии его примерно наполовину. Показатель степени n в законе движения воздуха в воздухопроводе, зависит от режима движения воздуха, значит, теоретически, зная показатель степени n, можно охарактеризовать режим движения воздуха.

---

Смотрите также файлы

• Программа профессиональной переподготовки Бизнестренер с дополнительной специализацией в области обучения персонала (730).rtf

• 2. Стратегия.docx

• 8. 3в химиялы байланыс трлері.docx

• регламент твердот.doc

• 2 электрическим током.docx