Порядок приведения эксперимента.

1. Подключить насос (7) и регулятор напряжения (6) к розеткам, расположенным на задней панели установки.

2. Соединить проводами гнёзда мультиметра (5) и гнёзда (3) на передней панели установки для измерения Uo и Uн. Включить мультиметр в режим измерения напряжения.

3. Подключить установку к сети и включить тумблёр «Сеть» и тумблер измерителя температуры (1) типа УКТ38. Проверить работу всех пяти термопар (См. инструкцию

по эксплуатации прибора УКТ38).

4. Смочить хлопчатобумажную ткань (12) водой в количестве 50 млл через воронку (13).

5. Включить тумблёр «Насос» и установить регулятором требуемый расход воздуха по перепаду давления на U-манометре.

6. Включить тумблёр «Нагрев» и установить такое напряжение на нагревателе калорифера (примерно 150 В), при котором температура горячего воздуха на входе в сушильную камеру была равна t₂= 60-65 ^ОС.

7. Смочить ткань в сушильной камере с помощью капельницы (13).

8. Смочить термопару t₃ на входе в сушильную камеру и термопару t₅ (15) на выходе из сушильной камеры.

9. Через 3-4 минуты записать значения t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, зарегистрированные прибором УКТ.

10. Измерить мультиметром (5) величины Uo и Uн, переключая тумблёр (4) в соответствующие положения.

11. Измерить перепад давления на дроссельной шайбе по U-манометру.

 

Данные установки и расчётные величины.

 

1. Величина образцового сопротивления в цепи нагревателя: Rо=0,1Ом.

2. Ток нагревателя: I = Uo / Rо.

3. Количество тепла, подводимое к воздуху в калорифере (без учета потерь)

Q = Uн I.

4. Так как дроссельная шайба (D = 9 мм) не является стандартной, то необходима её калибровка.

Градуировочная таблица дроссельной шайбы.

 

t = 22^OC, t = 45^OC, t = 60^OC,

Разность уровней вод. манометра, мм.
Объёмный расход воздуха Q1, л/с	1,33	1,47	1,62	1,84	1,90

 

Дроссельная шайба отградуирована по ротаметру при трёх температурах Из таблицы (при построении графиков Dh = f (Q₁)) видно, что показания водяного манометра и ротаметра практически совпадают для разных температур.

Следовательно, эти методы измерения объёмного расхода воздуха имеют одинаковый температурный коэффициент пересчёта при изменении температуры. Пересчёт можно произвести по формуле:

______

Q₂ = Q₁Ör₁/r₂,,

где Q₁ –расход газа при градуировке эталонного прибора (ротаметра), м³/ч,

произведённой при 19 ^OC;

Q₂ – измеряемый расход газа в рабочих условиях, м³/ч;

r₁ –плотность газа при19 ^OC и давлении 748 мм. рт.ст.;

r₁ –плотность измеряемого газа приданной температуреи давлении.

Предел допустимой основной погрешности составляет +_ 3%, для температуры измеряемой среды находится в пределах от минус 30 до плюс 80 ^ОС.

Содержание отчета

 

В отчет должны быть включены:

1) схема и описание лабораторной установки;

2) порядок проведения работы, основные теоретические положения;

3) таблица наблюдений и расчетные данные.

4) ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы.

 

1. Что такое влажность?

2. Что такое относительная влажность воздуха?

3. Что такое точка росы?

4. Что такое температура мокрого термометра?

5. Что такое парциальное давление пара?

Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ

Цель работы: исследование процесса истечения различных газов.

 

Теоретические основы работы

 

При расчете истечения газа через сопла (рис.), определяется скорость истечения и расход. Для чего находится отношение р3/р1, где р3 – давление среды на выходе из сопла; р1 – давление среды на входе в сопло.

Полученное числовое значение сравнивают с критическим отношением давлений для данного газа

.

Для одноатомного газа при k = 1,67

b_кр = 0,487;

для двухатомного газа при k = 1,4

b_кр = 0,528;

для трех- и многоатомного газа при k = 1,29

b_кр = 0,546.

Если адиабатное истечение газа происходит при

(р3/р1) > b_кр ,

 

то теоретическая скорость газа в устье сопла определится по формуле

,

где k – показатель адиабаты; u₁ – удельный объем газа на входе в сопло.

Расход газа

,

где f – выходной диаметр сопла в м².

Если истечение газа происходит при

(р3/р1) < b_кр ,

то теоретическая скорость газа в устье сопла будет равна критической скорости и определится по формуле

,

расход газа в этом случае будет максимальным

.

Описание лабораторной установки и порядок проведения опыта

 

В работе используется метод имитационного моделирования действительных процессов течения различных газов в канале. Установка включает в себя (рис.) трубу 1, мерную диафрагму 2, сопло 3, регулятор потока 4, вентилятор 5.

 

Рис. Схема лабораторной установки

Движение потока газа через сопло создается с помощью вентилятора. Начальное давление р₁ перед соплом равно атмосферному, а давление р₃ за соплом регулируется регулятором потока 4. При этом одновременно изменяются скорость истечения газа и его расход. Выходной диаметр сопла равен 1,5 мм, диаметр диафрагмы – 5 мм.

В ходе проведения опыта при различных скоростях течения газа фиксируются значения падения давления на мерной диафрагме DН, изменение давления в выходном сечении сопла Dр₂ и за соплом Dр₃. Результаты эксперимента записываются в протокол наблюдений и расчетов (табл.).

Абсолютное давление на срезе сопла

р₂ = р₁ - Dр₂

за соплом –

р₃ = р₁ - Dр₃.

Отношение давлений газа за соплом и перед ним

 

b = р₃/р₁

 

Таблица 6

Значения измеряемых и расчетных величин

 

Газ	Измеряемые величины	Расчетные величины
DН Па	Dр2 кгс/см2	Dр3 кгс/см2	р2 Па	р3 Па	b	w м/с	МД кг/с	М кг/с	mС

 

Действительный массовый расход газа

,

где m_Д = 0,95 – коэффициент расхода мерной диафрагмы; f_Д – площадь сечения диафрагмы; r₁ – плотность исследуемого газа при нормальных условиях.

 

Коэффициент расхода сопла

.

Содержание отчета

 

В отчет должны быть включены:

1) схема и описание лабораторной установки;

2) Основные теоретические положения

3) расчетные формулы;

4) таблицы наблюдений и расчетов;

5) график зависимости теоретического и действительного расхода от коэффициента b_кр

6) ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

 

1. Какие режимы истечения газов из сопел существуют?

2. Почему скорость истечения газа из суживающего сопла не может превысить скорость звука?

3. От чего зависит значение b_кр?

4. В чем отличие между теоретической и действительной скоростью истечения.

5. На основании уравнения профиля канала проанализируйте изменения скорости звука в потоке и скорости истечения газа для сопла Лаваля.

 

 

Лабораторная работа № 6