Файл: Практикум санктпетербург 2003 Министерство образования Российской Федерации.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Основы шахтной аэромеханики
2. Правила безопасности при выполнении лабораторных работ на моделях
5. Размерность аэродинамических параметров
6. Оформление лабораторных работ
Работа 1. Изучение аэродинамической установки и приборов для измерения давления и депрессии
Работа 2. Измерение статической, скоростнойи полной депрессии
Работа 3. Определение количества воздуха,поступающего в модель
Работа 4. Определение фактора тягомера
Работа 5. Определение числа рейнольдса и режима движения воздуха
Работа 6. Измерение и исследование депрессиивентиляционного участка
Работа 7. Определение и исследование коэффициентов аэродинамического сопротивления трения
Работа 8. Определение и исследование коэффициентов местного сопротивления
Работа 9. Исследование аэродинамического сопротивления сети горных выработок
Работа 10. Исследование аэродинамического сопротивления вентиляционного окна
Работа 11. Определение коэффициента расхода воздуха
Работа 12. Исследование распределения воздухав двухструйном параллельном соединении
м.
Фактор прибора переводит показания наклонной трубки, заполненной спиртом в миллиметры вертикального водяного столба: Км = ρссsin β, где ρсс =0,8095 – стандартная плотность спирта, г/см3, (такую плотность имеет спирт крепостью 96 % при температуре 18˚С); β – угол наклона измерительной трубки к горизонту, град.
Правила работы с микроманометром ММН
1. Установить подставку прибора в горизонтальное положение с помощью установочных винтов и уровней.
2.С помощью шлангов, одетых на штуцеры «+» и «-», присоединить микроманометр к точкам замера (соответствующим штуцерам аэродинамической установки); при этом штуцер «+» (резервуар ММН) соединяется с областью бóльшего, а штуцер «-» (трубка) – с областью меньшего давления.
3. Установить трубку в верхнем положении (фактор Км = 0,8)
4. Поставить рукоятку трехходового крана в положение «0» и установить регулятором мениск спирта в трубке на нулевой отметке. Если столбик спирта в трубке стоит значительно выше нуля, то зафиксировать (записать) его начальное положение ho.
5. Поставить рукоятку трехходового крана в положение «+» (измерение).
6. Включить черной кнопкой вентилятор установки.
7. Записать положение мениска спирта в трубке при работе вентилятора hк.
8. Измерить температуру воздуха t и атмосферное давление p0 в лаборатории.
Особенности работы
Если столбик спирта в наклонной трубке при работе вентилятора поднимается меньше, чем на 10 мм (hк. - ho <10 мм), то для большей точности замера следует уменьшить угол наклона измерительной трубки с таким расчетом, чтобы (hк. - ho ≥ 10 мм).
Если мениск спирта в трубке при работающем вентиляторе сильно колеблется, то зафиксировать его среднее положение, относительно которого происходят колебания.
Необходимо следить за тем, чтобы в столбике спирта не было воздушных пузырьков, а при их наличии обратиться к руководителю лабораторных занятий.
Обработка результатов измерений
Величина депрессии при измерениях микроманометром ММН вычисляется в миллиметрах водяного столба (мм. вод. ст.) по формуле:
h = Км hн Пс (11)
где: Км – фактор прибора при данном измерении (принимается в зависимости от принятого наклона трубки); hн = hк – hо – изменение (подъем) уровня спирта в наклонной трубке, мм; П
с– поправочный коэффициент, учитывающий изменение стандартной плотности спирта ρc под действием температуры, (о размерности ρс сказано в комментариях к депрессиометру).
Показатели ρс и Пс могут определяться двумя способами. При первом способе показатель ρс принимается по графику, имеющемуся в лаборатории, в соответствии с зафиксированной температурой воздуха, а показатель Пс вычисляется по найденному значению ρс через стандартную плотность спирта:
Пс = ρс : 0,8095
При втором способе показатель Пс вычисляется по эмпирической формуле: Пс=1,0082 - 0,00108 (t – 10), где t – зафиксированная температура воздуха, оС , а показатель ρс вычисляется через стандартную плотность спирта по найденному значению Пс:
ρс= 0,8095 Пс
Оба способа применимы лишь в том случае, когда микроманометр заправлен спиртом со стандартной плотностью. Если микроманометр заправлен нестандартным спиртом или другой жидкостью, то значения ρс или ρж и Пс сообщает преподаватель.
При замере микроманометром, заправленным водой, величина депрессии рассчитывается по упрощенной формуле:
h = Км hн (12)
Для систематизации и удобства обработки результатов измерений все необходимые данные следует заносить в табл.3, которая будет использоваться в каждой лабораторной работе.
3. Тягомер. Принцип устройства и действия тягомера аналогичен микроманометру ММН. Тягомер представляет собой стеклянный резервуар с длинной трубкой, которые размещены в металлическом кожухе и снабжены шкалой с миллиметровыми делениями. Кожух и трубка укреплены на вертикальной опоре (доске аэродинамической установки) в наклонном положении. Угол наклона трубки тягомера на каждой аэродинамической установке фиксирован и (в отличие от микроманометра) не может меняться в процессе измерений, поэтому фактор тягомера Кт имеет постоянное значение.
Резервуар тягомера, расположенный в нижней части трубки, снабжен штуцером со знаком «+», а верхняя часть трубки – штуцером со знаком «-». Для измерения разности давления (депрессии) штуцер со знаком «+» с помощью шланга соединяется с областью большего давления, а штуцер со знаком «-» - с областью меньшего давления. При этом жидкость из резервуара выдавливается в трубку, причем длина выдавленного столба жидкости пропорциональна величине измеряемой депрессии. В качестве жидкости используется спирт, керосин, вода или другая жидкость.
Правила работы с тягомером
1. Измерить температуру воздуха t и атмосферное давление p0 в лаборатории.
2. Присоединить тягомер шлангами к тем точкам (штуцерам) установки, разность давления между которыми нужно измерить.
3. Записать начальное положение мениска жидкости в трубке ho .
4. Включить вентилятор аэродинамической установки.
5. Записать положение мениска жидкости при работе вентилятора hк.
6. При колебаниях мениска и наличии пузырьков воздуха поступить так же, как и при работе с микроманометром.
Величина депрессии, замеренной тягомером, вычисляется в мм. вод. ст. по формуле
h= К т hнт γж (13)
где: h нт = h к – h 0 – длина наклонного столба жидкости, выдавленной из резервуара в трубку тягомера, мм; γж – удельный вес жидкости, для воды γж = 1, для спирта величина γж = γс определяется по графику в зависимости от температуры или вычисляется через показатель Пс так же, как при измерении микроманометром. При использовании другой жидкости значение γж сообщает преподаватель (о размерности показателя γж сказано выше).
4. Барометр - анероид в рассматриваемом цикле лабораторных работ служит для измерения атмосферного (аэростатического) давления. Принцип работы прибора основан на изменении толщины соединенных в один блок полых анероидных коробок при повышении или понижении атмосферного давления. Изменение толщины коробок посредством системы рычагов передается стрелке, которая перемещается относительно круговой шкалы прибора. Шкала градуирована в килопаскалях или миллиметрах ртутного столба. Величина давления определяется в соответствии с показаниями стрелки. Перед снятием отсчета следует слегка постучать согнутым пальцем по стеклу барометра для преодоления инерционных сил и трения.
К снятому отсчету алгебраически прибавляются три поправки: шкалы, температурная и добавочная. Значения этих поправок приведены в поверочном свидетельстве барометра.
5. Приемники давления.Как уже указывалось в разделе 1, в воздушных потоках действует статическое, динамическое (скоростное) и полное давление. Статическое давление pст действует одинаково в пределах плоскости сечения выработки на все поверхности в потоке воздуха (стенки выработок, трубопроводов, поверхности тел, находящихся в потоке). Динамическое (скоростное) давление p
ск действует только на поверхности, на которые набегает воздушный поток. Так как скорость движения воздуха в различных точках поперечного сечения неодинакова, то неодинакова в этих точках и величина скоростного давления. Полное давление равно алгебраической сумме статического и скоростного давления, т. е. p п = p ст + p ск .
В качестве приемников указанных видов давления используются воздухомерные трубки (трубки Пито). Эти трубки помещаются в поток воздуха, а к ним присоединяются приборы для измерения депрессии. Трубка Пито (рис. 5) имеет наконечник 1, державку 2 и два конца 3 и 3’, обозначенных знаками «+» и «-» и служащих для подключения к ним измерительного прибора (депрессиометра, микроманометра или тягомера).
Ц
ентральное отверстие 4 наконечника трубки Пито направляется навстречу потоку и через него по внутреннему каналу 4’ к концу 3 со знаком «+» передается полное давление pп . Щелевое отверстие 5 на боковой поверхности наконечника, параллельной потоку, воспринимает статическое давление pст , которое по внутреннему каналу 5’ передается к концу 3’ со знаком «-».
Рис. 5. Воздухомерная трубка (трубка Пито)
На рис.6 показаны схемы подключения депрессиометра к трубке Пито при измерении статической h ст , полной h п, и скоростной h ск депрессии в любой точке всасывающего трубопровода.
На рис.6, а) показано измерение статической депрессии h ст. Для этого один конец трубки депрессиометра оставляют открытым , а второй конец соединяют шлангом с тем концом введенной в воздухопровод трубки Пито, который обозначен знаком «-». При этом на открытый конец трубки депрессиометра действует атмосферное (аэростатическое) давление p о , а на второй конец – статическое давление p ст в потоке воздуха, воспринимаемое щелевым отверстием на наконечнике трубки Пито. Так как давление во всасывающем трубопроводе меньше атмосферного, то жидкость в открытом колене депрессиометра опустится, а во втором – поднимется. Разность уровней жидкости в обоих коленах покажет величину статической депрессии h ст=p о–p ст.
Рис. 6. Схемы измерения депрессии депрессиометром во всасывающем трубопроводе (1 – воздухопровод, 2 – трубка Пито, 3 – депрессиометр).
При измерении полной депрессии hп (рис. 6, б) один конец трубки депрессиометра также оставляют открытым и на него действует атмосферное давление p о , а второй соединяют с концом трубки Пито со знаком «+», куда передается полное давление pп .Так как для всасывающего трубопровода p п < p o , то в открытом колене депрессиометра жидкость опустится, а во втором – поднимется, и разность их уровней покажет величину полной депрессии h п = p о – p п . Поскольку p п > p ст , то h п < h ст .
При измерении скоростной депрессии h ск ( рис.6,в) один конец трубки депрессиометра соединяют с концом «+», а другой – с концом «-» трубки Пито. Так как на конец «+» передается полное давление pп , а на конец «-» – статическое давление pст , причем pп>pст , то разность уровней жидкости покажет величину скоростной депрессии h ск = p п – p ст .
На рис.7 показаны аналогичные рис.6 схемы подключения микроманометра к трубке Пито при измерениях h ст (рис.7,а), h п (рис.7,б) и h ск (рис.7,в) во всасывающем трубопроводе.
Рис. 7. Схемы измерения микроманометром во всасывающем трубопроводе
В аэродинамических установках, на которых выполняются лабораторные работы, роль трубки Пито выполняют совместно точки 6 и 7 (рис.1): точка 6 служит приемником статического давления (подобна щелевому отверстию 5 на рис.5), а точка 7 – приемником полного давления (подобна центральному отверстию 4 на рис.5).
10>
Фактор прибора переводит показания наклонной трубки, заполненной спиртом в миллиметры вертикального водяного столба: Км = ρссsin β, где ρсс =0,8095 – стандартная плотность спирта, г/см3, (такую плотность имеет спирт крепостью 96 % при температуре 18˚С); β – угол наклона измерительной трубки к горизонту, град.
Правила работы с микроманометром ММН
1. Установить подставку прибора в горизонтальное положение с помощью установочных винтов и уровней.
2.С помощью шлангов, одетых на штуцеры «+» и «-», присоединить микроманометр к точкам замера (соответствующим штуцерам аэродинамической установки); при этом штуцер «+» (резервуар ММН) соединяется с областью бóльшего, а штуцер «-» (трубка) – с областью меньшего давления.
3. Установить трубку в верхнем положении (фактор Км = 0,8)
4. Поставить рукоятку трехходового крана в положение «0» и установить регулятором мениск спирта в трубке на нулевой отметке. Если столбик спирта в трубке стоит значительно выше нуля, то зафиксировать (записать) его начальное положение ho.
5. Поставить рукоятку трехходового крана в положение «+» (измерение).
6. Включить черной кнопкой вентилятор установки.
7. Записать положение мениска спирта в трубке при работе вентилятора hк.
8. Измерить температуру воздуха t и атмосферное давление p0 в лаборатории.
Особенности работы
Если столбик спирта в наклонной трубке при работе вентилятора поднимается меньше, чем на 10 мм (hк. - ho <10 мм), то для большей точности замера следует уменьшить угол наклона измерительной трубки с таким расчетом, чтобы (hк. - ho ≥ 10 мм).
Если мениск спирта в трубке при работающем вентиляторе сильно колеблется, то зафиксировать его среднее положение, относительно которого происходят колебания.
Необходимо следить за тем, чтобы в столбике спирта не было воздушных пузырьков, а при их наличии обратиться к руководителю лабораторных занятий.
Обработка результатов измерений
Величина депрессии при измерениях микроманометром ММН вычисляется в миллиметрах водяного столба (мм. вод. ст.) по формуле:
h = Км hн Пс (11)
где: Км – фактор прибора при данном измерении (принимается в зависимости от принятого наклона трубки); hн = hк – hо – изменение (подъем) уровня спирта в наклонной трубке, мм; П
с– поправочный коэффициент, учитывающий изменение стандартной плотности спирта ρc под действием температуры, (о размерности ρс сказано в комментариях к депрессиометру).
Показатели ρс и Пс могут определяться двумя способами. При первом способе показатель ρс принимается по графику, имеющемуся в лаборатории, в соответствии с зафиксированной температурой воздуха, а показатель Пс вычисляется по найденному значению ρс через стандартную плотность спирта:
Пс = ρс : 0,8095
При втором способе показатель Пс вычисляется по эмпирической формуле: Пс=1,0082 - 0,00108 (t – 10), где t – зафиксированная температура воздуха, оС , а показатель ρс вычисляется через стандартную плотность спирта по найденному значению Пс:
ρс= 0,8095 Пс
Оба способа применимы лишь в том случае, когда микроманометр заправлен спиртом со стандартной плотностью. Если микроманометр заправлен нестандартным спиртом или другой жидкостью, то значения ρс или ρж и Пс сообщает преподаватель.
При замере микроманометром, заправленным водой, величина депрессии рассчитывается по упрощенной формуле:
h = Км hн (12)
Для систематизации и удобства обработки результатов измерений все необходимые данные следует заносить в табл.3, которая будет использоваться в каждой лабораторной работе.
3. Тягомер. Принцип устройства и действия тягомера аналогичен микроманометру ММН. Тягомер представляет собой стеклянный резервуар с длинной трубкой, которые размещены в металлическом кожухе и снабжены шкалой с миллиметровыми делениями. Кожух и трубка укреплены на вертикальной опоре (доске аэродинамической установки) в наклонном положении. Угол наклона трубки тягомера на каждой аэродинамической установке фиксирован и (в отличие от микроманометра) не может меняться в процессе измерений, поэтому фактор тягомера Кт имеет постоянное значение.
Резервуар тягомера, расположенный в нижней части трубки, снабжен штуцером со знаком «+», а верхняя часть трубки – штуцером со знаком «-». Для измерения разности давления (депрессии) штуцер со знаком «+» с помощью шланга соединяется с областью большего давления, а штуцер со знаком «-» - с областью меньшего давления. При этом жидкость из резервуара выдавливается в трубку, причем длина выдавленного столба жидкости пропорциональна величине измеряемой депрессии. В качестве жидкости используется спирт, керосин, вода или другая жидкость.
Правила работы с тягомером
1. Измерить температуру воздуха t и атмосферное давление p0 в лаборатории.
2. Присоединить тягомер шлангами к тем точкам (штуцерам) установки, разность давления между которыми нужно измерить.
3. Записать начальное положение мениска жидкости в трубке ho .
4. Включить вентилятор аэродинамической установки.
5. Записать положение мениска жидкости при работе вентилятора hк.
6. При колебаниях мениска и наличии пузырьков воздуха поступить так же, как и при работе с микроманометром.
Величина депрессии, замеренной тягомером, вычисляется в мм. вод. ст. по формуле
h= К т hнт γж (13)
где: h нт = h к – h 0 – длина наклонного столба жидкости, выдавленной из резервуара в трубку тягомера, мм; γж – удельный вес жидкости, для воды γж = 1, для спирта величина γж = γс определяется по графику в зависимости от температуры или вычисляется через показатель Пс так же, как при измерении микроманометром. При использовании другой жидкости значение γж сообщает преподаватель (о размерности показателя γж сказано выше).
4. Барометр - анероид в рассматриваемом цикле лабораторных работ служит для измерения атмосферного (аэростатического) давления. Принцип работы прибора основан на изменении толщины соединенных в один блок полых анероидных коробок при повышении или понижении атмосферного давления. Изменение толщины коробок посредством системы рычагов передается стрелке, которая перемещается относительно круговой шкалы прибора. Шкала градуирована в килопаскалях или миллиметрах ртутного столба. Величина давления определяется в соответствии с показаниями стрелки. Перед снятием отсчета следует слегка постучать согнутым пальцем по стеклу барометра для преодоления инерционных сил и трения.
К снятому отсчету алгебраически прибавляются три поправки: шкалы, температурная и добавочная. Значения этих поправок приведены в поверочном свидетельстве барометра.
5. Приемники давления.Как уже указывалось в разделе 1, в воздушных потоках действует статическое, динамическое (скоростное) и полное давление. Статическое давление pст действует одинаково в пределах плоскости сечения выработки на все поверхности в потоке воздуха (стенки выработок, трубопроводов, поверхности тел, находящихся в потоке). Динамическое (скоростное) давление p
ск действует только на поверхности, на которые набегает воздушный поток. Так как скорость движения воздуха в различных точках поперечного сечения неодинакова, то неодинакова в этих точках и величина скоростного давления. Полное давление равно алгебраической сумме статического и скоростного давления, т. е. p п = p ст + p ск .
В качестве приемников указанных видов давления используются воздухомерные трубки (трубки Пито). Эти трубки помещаются в поток воздуха, а к ним присоединяются приборы для измерения депрессии. Трубка Пито (рис. 5) имеет наконечник 1, державку 2 и два конца 3 и 3’, обозначенных знаками «+» и «-» и служащих для подключения к ним измерительного прибора (депрессиометра, микроманометра или тягомера).
Ц
ентральное отверстие 4 наконечника трубки Пито направляется навстречу потоку и через него по внутреннему каналу 4’ к концу 3 со знаком «+» передается полное давление pп . Щелевое отверстие 5 на боковой поверхности наконечника, параллельной потоку, воспринимает статическое давление pст , которое по внутреннему каналу 5’ передается к концу 3’ со знаком «-».Рис. 5. Воздухомерная трубка (трубка Пито)
На рис.6 показаны схемы подключения депрессиометра к трубке Пито при измерении статической h ст , полной h п, и скоростной h ск депрессии в любой точке всасывающего трубопровода.
На рис.6, а) показано измерение статической депрессии h ст. Для этого один конец трубки депрессиометра оставляют открытым , а второй конец соединяют шлангом с тем концом введенной в воздухопровод трубки Пито, который обозначен знаком «-». При этом на открытый конец трубки депрессиометра действует атмосферное (аэростатическое) давление p о , а на второй конец – статическое давление p ст в потоке воздуха, воспринимаемое щелевым отверстием на наконечнике трубки Пито. Так как давление во всасывающем трубопроводе меньше атмосферного, то жидкость в открытом колене депрессиометра опустится, а во втором – поднимется. Разность уровней жидкости в обоих коленах покажет величину статической депрессии h ст=p о–p ст.
Рис. 6. Схемы измерения депрессии депрессиометром во всасывающем трубопроводе (1 – воздухопровод, 2 – трубка Пито, 3 – депрессиометр).
При измерении полной депрессии hп (рис. 6, б) один конец трубки депрессиометра также оставляют открытым и на него действует атмосферное давление p о , а второй соединяют с концом трубки Пито со знаком «+», куда передается полное давление pп .Так как для всасывающего трубопровода p п < p o , то в открытом колене депрессиометра жидкость опустится, а во втором – поднимется, и разность их уровней покажет величину полной депрессии h п = p о – p п . Поскольку p п > p ст , то h п < h ст .
При измерении скоростной депрессии h ск ( рис.6,в) один конец трубки депрессиометра соединяют с концом «+», а другой – с концом «-» трубки Пито. Так как на конец «+» передается полное давление pп , а на конец «-» – статическое давление pст , причем pп>pст , то разность уровней жидкости покажет величину скоростной депрессии h ск = p п – p ст .
На рис.7 показаны аналогичные рис.6 схемы подключения микроманометра к трубке Пито при измерениях h ст (рис.7,а), h п (рис.7,б) и h ск (рис.7,в) во всасывающем трубопроводе.
Рис. 7. Схемы измерения микроманометром во всасывающем трубопроводе
В аэродинамических установках, на которых выполняются лабораторные работы, роль трубки Пито выполняют совместно точки 6 и 7 (рис.1): точка 6 служит приемником статического давления (подобна щелевому отверстию 5 на рис.5), а точка 7 – приемником полного давления (подобна центральному отверстию 4 на рис.5).
10>