Лабораторная работа: Исследование потока в неподвижном криволинейном канале

Лабораторная работа: 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

Таблица 1 - продолжение

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/(кг×К) - газовая постоянная для сухого воздуха;

Т = (273 + t)=(273 + 18)=291 - температура потока, К;

В’ = В ×133,332=750×133,332=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

Таблица 2 - продолжение

Таблица 2 - продолжение

Таблица 2 - продолжение

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

Таблица 3 - продолжение

Таблица 3 - продолжение

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.