2.6. Содержание отчета

1. Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Принципиальная схема экспериментального стенда.

4. Таблица измерений и расчетов с результатами замеров опытных данных и расчетом необходимых величин.

5. Графики зависимостей Δφ = f(H), Δi = f(H), Δd = f(H), Δφ = f(t_ПС), Δi = f(t_ПС) и Δd = f(t_ПС).

6. Выводы по работе.

2.7. Контрольные вопросы

1. Что такое влажный воздух? Закон Дальтона.

2. Дайте определение насыщенного и ненасыщенного влажного воздуха.

3. Что называется температурой точки росы и как она определяется с помощью i, d-диаграммы?

4. Что такое абсолютная и относительная влажность воздуха?

5. Что такое энтальпия влажного воздуха?

6. Принцип действия аспирационного психрометра Ассмана.

7. При какой относительной влажности воздуха температура сухого термометра равна температуре мокрого термометра?

8. Объясните структуру i, d-диаграммы.

9. Принцип увлажнения воздуха в пенном динамическом слое.

10. Устройство экспериментального стенда.

Лабораторная работа № 3

Измерение расхода воздуха

Цель работы − измерить расход воздуха напорной трубкой Пито.

3.1. Общие положения

Расходом воздуха называется его количество, проходящее через сечение потока в единицу времени.

Различают расход массовый

, кг/с, (3.1)

и объемный

, м³/с, (3.2)

где − средняя скорость потока воздуха, ρ − плотность воздуха в этом сечении, F − площадь поперечного сечения потока.

Так как массовый и объемный расходы связаны со скоростью воздуха, то принципиально любой расходомер дает информацию о средней по сечению потока скорости воздуха.

В данной работе производится измерение расхода воздуха напорной трубкой Пито.

3.2. Измерение расхода воздуха напорной трубкой Пито

Применение напорных трубок для нахождения расхода воздуха основано на определении средней скорости движения воздуха через постоянное сечение. Измерение скорости потока напорными трубками сводится к измерению динамического давления потока Р_Д (скорост­ного напора), которое равно разности полного Р_П и статического Р_СТ давлений и связано со скоростью течения соотношением, полученным из уравнения Бернулли для несжимаемого течения вдоль линий тока:

, (3.3)

откуда скорость невозмущенного потока в точке измерения равна

. (3.4)

Для измерений динамического давления и, следовательно, ско­рости потока широкое распространение получили трубка Пито и дифференциальная трубка Пито.

Схема расходомера с напорной трубкой Пито показана на рис. 3.1. Трубка Пито 1 представляет собой согнутую под прямым углом трубку, вторая устанавливается вдоль оси трубопровода 2 открытым концом навстречу потоку и является датчиком полного давления Р_П потока, равного сумме статического Р_СТ и динамического Р_Д давлений. В стенке трубопровода в плоскости А-А, проходящего через открытый конец трубки Пито, имеется отверстие малого диаметра 3, которое является датчиком статического давления потока.

Для измерения разности полного и статического давлений датчики давления присоединяются к противоположным концам дифференциального манометра 4, показывающего значение динамического давления.

Рис. 3.1. Схема расходомера с напорной трубкой Пито

Дифференциальным манометром в лабораторной работе служит тягонапоромер. Тягонапоромер состоит из цилиндрического сосуда 5 и сообщающейся с ним стеклянной наклонной измерительной трубки 6. Наклон измерительной трубки в приборе сделан с целью уменьшения погрешности измерений. Повышение точности измерений тягонапоромером с наклонной трубкой достигается и за счет использования в качестве рабочей жидкости этилового спирта, который имеет меньшую плотность (850 кг/м³ при 20 С), чем вода, и не образует сильно вогнутого мениска. В тягонапоромерах с вертикально расположенной измерительной трубкой рабочей жидко­стью обычно служит подкрашенная дистиллированная вода.

Трубка Пито измеряет локальное значение скорости потока. В то же время скорость потока по сечению трубопровода неодинакова. Она достигает максимальной величины в центре сечения и уменьшается по направлению к стенке вследствие трения. На стенке за счет эффекта прилипания скорость потока равна нулю. Поэтому для опреде­ления расхода следует осреднять результаты измерений локальной скорости потока в нескольких точках поперечного сечения трубопро­вода. Для нахождения средней скорости потока поперечное сечение круглого трубопровода разбивается на n кольцевых участков (в данной работе принять n = 5) с равновеликими площадями I, II, III, IV, V. Каждый кольцевой участок в свою очередь делится окружностью (штрихпунктирная линяя) на две части. Точки 1, 2, 3, отмеченные на штрихпунктирных окружностях, являются центрами участ­ков I, II, III, в которых средние скорости потока равны w₁, w₂, w₃. Тогда средняя скорость потока в сечении трубопровода с площадью может быть найдена из зависимости

. (3.5)

Интегрируя зависимость (3.5), получим

. (3.6)

Так как F₁ = F₂ = F₃, то средняя скорость потока в попе­речном сечении трубопровода определятся как среднеарифметическая величина

, (3.7)

или с учетом формулы (3.4) скорость невозмущенного потока в точке измерения равна

. (3.8)

По рассчитанному значению средней скорости потока массовый M и объемный v расходы находят по соотношениям (3.1) и (3.2)