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
h*
4
0,8
0
0
0
0
0
h
30
30
30
30
30
30
30
В-В
h*
8
2,5
0,7
0,5
0,5
0,5
0,5
h
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
h*
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,5
1
4
h
30
30
28
28
28
28
26
26
24
24
22
22
20
18
17
17
В-В
h*
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
h
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/(кгК) - газовая постоянная для сухого воздуха;
Т = (273 + t)=(273 + 18)=291 - температура потока, К;
В’ = В 133,332=750133,332=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.
8. Нашли значение 
и 
в сечениях А-А и В-В:
где 
;
.
Расчётные величины приведены в таблице 3.
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.
Нравится материал? Поддержи автора!
Ещё документы из категории физика:
Чтобы скачать документ, порекомендуйте, пожалуйста, его своим друзьям в любой соц. сети.
После чего кнопка «СКАЧАТЬ» станет доступной!
Кнопочки находятся чуть ниже. Спасибо!
Кнопки:
Скачать документ