Файл: Практикум санктпетербург 2003 Министерство образования Российской Федерации.doc

₁ – Н₂ = 0,2 м), ею можно пренебречь, а удельный вес воздуха во всех точках модели в атмосфере лаборатории считать одинаковым, т.е. γ₁ = γ₂ =………=γ; при этом, очевидно, влияние естественной тяги на процесс движения воздуха в модели исключается, т.е. h_е =0.

2. Распределение скоростей движения воздуха в разных поперечных сечениях выработок модели различается весьма несущественно, а точки замера предусмотрены в тех местах, где поле скоростей не имеет выраженных аномалий, поэтому можно полагать k₁= k₂=……=1. При этом, а также имея в виду, что γ₁ = γ₂ =………=γ, скоростную депрессию можно вычислять по формуле
h_ск = p _{ск 1} – p_{ск 2} = ( v₁² - v₂² ) γ / 2g = ( v₁² - v₂² ) ρ / 2 (7)

С учетом сделанных замечаний уравнение Бернулли применительно к используемым аэродинамическим установкам (моделям) принимает вид
h _ст + h _ск = h _сопр (8)
или в развернутом виде
( p _{ст 1} – p _{ст 2} ) + ( v₁² - v₂² ) γ / 2g = h _{сопр 1 – 2} (9)

---

2. Правила безопасности при выполнении
лабораторных работ на моделях

1. До начала измерений необходимо изучить устройство установки, измерительных приборов и правил пользования ими.

2. Пуск вентиляторов производится по разрешению руководителя лабораторных работ.

3. Нельзя производить действий с приборами и установкой, не предусмотренных настоящим пособием или указаниями преподавателя.

4. Нельзя допускать попадания каких-либо предметов в выходное отверстие вентилятора и заглядывать в него во время работы.

5. Не следует прикасаться к корпусу включенного вентилятора и электродвигателя.

6. По окончании замеров необходимо выключить вентилятор и отсоединить измерительные приборы от установки.

7. Открытие доступа к пускателю, его включение и выключение производится преподавателем.

3. Аэродинамическая установка

Аэродинамическая установка, на которой выполняются лабораторные работы и исследования, представляет собой модель двух параллельно соединенных горных выработок, выполненную в масштабе 1: 75 (рис. 1). Блок установок включает 4 модели, отличающиеся параметрами крепи, площадями поперечного сечения и периметрами выработок, аэродинамическими сопротивлениями ветвей и типами вентиляторов (табл. 1).

Во всех четырех установках сечение коллектора S_к=S₁=0,0021м² , сечение выработки в точке 8 S₈=0,0020 м² . Аналогичную величину сечения следует принимать во всех выработках модели без крепи (S=0,0020 м²).

Побудителем тяги в модели является центробежный вентилятор В, работающий на всасывание и обеспечивающий движение воздуха в модели от коллектора К к выходному отверстию вентилятора. Электродвигатель Э вентилятора включается черной кнопкой «Пуск» П , а выключается красной кнопкой «Стоп» С.
Таблица 1

Номер установки	Выработка	Тип крепи	Диаметр крепи d , м	Продольный калибр крепи Δ	Площадь поперечного сечения выработки в свету S, м	Периметр поперечного сечения выработки P, м
1	2	3	4	5	6	7
1	Верхняя Нижняя	Без крепи Крепежные рамы	- 0,002	- 3,15	0,0020 0,0017	0,180 0,165
2	Верхняя Нижняя	Крепежные рамы То же	0,003 0,003	3,50 4,00	0,0016 0,0016	0,160 0,160
3	Верхняя Нижняя	То же То же	0,003 0,003	5,40 6,25	0,0016 0,0016	0,160 0,160
4	Верхняя Нижняя	То же То же	0,003 0,003	1,00 2,13	0,0016 0,0016	0,160 0,160

---

Для измерения депрессии в выработках модели в точках 1-8 установлены приемники давления. Приемники ПСД, установленные в точках 1-6 и 8, служат для измерения статической депрессии, а приемник ТПД, установленный в точке 7, служит для измерения полной депрессии. Приемники ПСД представляют собой отверстия в стенке (почве) выработки, а приемник ТПД представляет собой Г-образную трубку, выступающую в выработку и направленную входным отверстием навстречу потоку воздуха. Это отверстие находится в одной плоскости (сечении) с ПСД, установленным в точке 6.

Все приемники давления (ПСД и ТПД) соединены резиновыми шлангами со штуцерами, выведенными на переднюю панель установки и обозначенными соответствующими приемникам номерами. К этим штуцерам подключаются приборы, служащие для измерения депрессии, в качестве которых могут быть использованы депрессиометр, микроманометр или тягомер. При подключении этих приборов к установке необходимо иметь в виду, что вентилятор установки работает на всасывание и поэтому давление воздуха в любой точке модели меньше атмосферного.


Рис. 1.Схема аэродинамической установки

0-атмосфера; 1,2,3,4,5,6,8 - приёмники статического давления; 7 – приёмник полного давления; К – коллектор; Ш₁, Ш₂ – шиберы 1 и 2; В – вентилятор; Э – электродвигатель; М – микроманометр; Т – тягомер; П, С – кнопки «Пуск» и «Стоп»; L – длины участков, м (L₁=0,03, L₂=0,10, L₃=0,10, L₄=0,04, L₅=0,13, L₆=0,46, L₇=0,60, L₈=0,25, L₉=0,17, L₁₀=0,46, L₁₁=0,60, L₁₂=0,25, L₁₃=0,45)

Сопротивление выработок (ветвей) модели и, следовательно, расход воздуха в них регулируется шиберами Ш₁ и Ш ₂ .При закрытом шибере 2 и открытом шибере 1 весь воздух идет по пути 0-1-2-3-4-8; при закрытом шибере 1 и открытом шибере 2 весь воздух идет по пути 0-1-5-6-8; если открыты оба шибера, то воздух идет по обоим ветвям.

Параметры, полученные при работе на любой установке, будут использоваться в последующих лабораторных работах. Поскольку эти параметры на разных установках различны, то весь цикл лабораторных работ следует выполнять на одной и той же установке.

---

11

4. Приборы для измерения депрессии и давления
1 . Депрессиометр(рис.2) представляет собой U-образную стеклянную трубку 2, прикрепленную к плоской опоре 1 (доске). Оба колена трубки параллельны и имеют одинаковый внутренний диаметр. Трубка или доска, к которой она прикреплена, снабжена шкалой 3 с делениями. Нуль шкалы размещен посредине длины трубки и отсчет по шкале ведется вверх и вниз от нуля. Трубка до нулевого деления заполняется жидкостью 4 (водой, спиртом, керосином….), которая для лучшего видения может подкрашиваться.

Рис. 2. Депрессиометр.

Депрессия представляет собой разность давлений воздуха между двумя точками (пунктами) воздушного потока. Поэтому для измерения депрессии один конец трубки с помощью резинового шланга присоединяют к одной, а другой конец – к другой точке, разность давлений между которыми требуется измерить. При этом очевидно, что уровень 5 жидкости в колене трубки, которое присоединено к точке с бóльшим давлением, опустится, а в другом колене – поднимется (уровень 6). Таким образом разность давлений уравновесится весом избыточного столба жидкости. Если трубки вертикальны, то эта разность давлений (депрессия) определится как
h = p₁ - p₂ = γ_ж h_ж (10)
где: p₁ и p₂ – величина давления в точках, между которыми измеряется депрессия; γ_ж - удельный вес жидкости; h_ж – высота избыточного столба жидкости, т. е. разность между уровнями жидкости в правом и левом коленах трубки.

Если один конец трубки депрессиометра открыт (сообщается с атмосферой), а другой присоединен к пункту замера, то прибор покажет разность между атмосферным давлением и давлением в пункте замера. Для того, чтобы показания депрессиометра были правильными, его трубки должны быть в вертикальном положении.

Размерность измеренной таким образом депрессии зависит от градуировки шкалы депрессиометра. Так как 1 кгс / м² = 1 мм водяного столба¹, то давление (депрессию) можно измерить непосредственно в миллиметрах водяного столба. При этом в формуле (10) h_ж измеряется в миллиметрах, а γ_ж - в относительных единицах (плотность или удельный вес жидкости относительно плотности или удельного веса воды, равных единице). Если трубка депрессиометра заполнена водой, то величина измеряемой депрессии будет численно равна высоте избыточного вертикального столба воды в одном из колен депрессиометра (т.е. расстоянию между менисками в обоих коленах), выраженной в миллиметрах, (т.к. для воды γ

---

_ж=1, то h=h_ж ; на рисунке 2 изображен именно этот случай).

Удельный вес воды γ=1, если его измерять в г/см³. При такой размерности удельный вес воды и любой другой жидкости численно совпадает с их плотностью. Поэтому величина γ ( γ_ж ,γ_с , γ_сс ) может выражаться в относительных единицах плотности или удельного веса жидкости, используемой в измерительном приборе (депрессиометре, микроманометре, тягомере) или этими же показателями, выраженными в г/см³, кг/литр, т/м³.

2 . Микроманометр служит для измерения депрессии и имеет аналогичный с депрессиометром принцип действия. В отличие от депрессиометра одно колено микроманометра представляет собой широкий резервуар, а второе – узкую стеклянную трубку (рис 3), угол наклона β которой к горизонту можно менять. Чем меньше угол наклона, тем с большей точностью может быть измерена депрессия.

Рис. 3. Схема микроманометра

Для измерения депрессии резервуар микроманометра присоединяют к пункту с бóльшим давлением, а трубку – к пункту с меньшим давлением. При этом уровень жидкости в резервуаре опускается, а в трубке поднимается (жидкость вытесняется из резервуара в трубку). Так как площадь сечения резервуара в несколько сотен раз превышает площадь сечения трубки, то изменением уровня жидкости в резервуаре можно пренебречь и брать отсчет только по наклонной трубке.

Наиболее распространенным является многопредельный микроманометр бачкового типа ММН, позволяющий измерять перепады давления (депрессию) до 200 мм водяного столба. Внешний вид ММН иллюстрируется рис. 4.



Рис. 4. Микроманометр ММН

На силуминовой подставке 9 неподвижно укреплен герметически закрытый резервуар 2, заполняемый, как правило, спиртом, и шарнирно присоединенная оправа, в которой закреплена стеклянная измерительная трубка 8 со шкалой, имеющей миллиметровые деления. На крышке резервуара находится трехходовой кран 5 со штуцером 3, обозначенным знаком «+», и штуцером 4, обозначенным знаком «-». Штуцер «+» соединен с внутренней полостью резервуара, а штуцер «-» соединен резиновым шлангом 7 с измерительной трубкой. Рукоятка трехходового крана может занимать два положения: «0» – при проверке начального положения мениска спирта в трубке и «+» – при измерениях. На крышке резервуара размещены также регулятор 6 для установки мениска спирта в трубке в нулевое положение, уровни 11 для контроля установки микроманометра в горизонтальное положение с помощью установочных винтов 1 и пробка, закрывающая отверстие для заливки спирта в резервуар. К подставке прикреплен кронштейн 10 с пятью отверстиями для фиксации наклона трубки, помеченными цифрами 0,8; 0,6; 0,4; 0,3; 0,2, которые обозначают фактор прибора К

---