Измерение скоростей и давлений в объеме циклонной камеры

В настоящей работе для аэродинамических измерений в закрученном циклонном потоке использованы комбинированные пневмометрические насадки - зонды, позволяющие производить замеры полного и статического давлений, полной скорости и ее компонент, а также углов скоса потока (рис. 8).

Рис.8. Углы скоса потока

Трехканальные цилиндрические зонды применяются для исследования практически плоского потока. Приближенно циклонный поток в пределах его ядра можно рассматривать как плоский.

Рис.9 трехканальный цилиндрический зонд и схема его

подключения к измерительным приборам.

Схема подключения к измерительным приборам показана на рис.9. Насадок 3 имеет три отверстия диаметром 0,3÷0,4мм, находящиеся на его боковой поверхности в одной плоскости, перпендикулярной оси зонда, на определенном расстоянии (не менее 2d) расстоянии от торца. Боковые отверстия по отношению к центральному располагаются симметрично, причем угол между их осями должен составлять 90 ÷ 100°. Боковые отверстия соединяются с измерительными штуцерами импульсными трубками, центральное - через полость державки зонда.

При работе с цилиндрическим зондом необходимо придерживаться следующей последовательности (рис. 10):

1) укрепить ножку 1 координатника в каретке (см.рис. 5), а зонд 10 в

подвижной рейке 7 координатника с помощью стопорного винта 8 и ввести его через уплотняющую манжету 2 в отверстие измерительного сечения вращением ходовой гайки 13;

2)совместить приемные отверстия зонда с боковой поверхностью камеры и записать нулевое радиальное положение зонда по делениям на рейке и ходовой гайке;

3)вращением барашка 6 установить зонд таким образом, чтобы импульсные отверстия были ориентированы на поток;

4)продуть импульсные трубки насадка сжатым воздухом от ручного насоса и подключить зонд к измерительной схеме;

5) вращением зонда установить его по горизонту, пользуясь жидкостным уровнем, после чего зафиксировать поворотную часть координатника стопором 4;

6) поворотом лимба координатника в соответствующую сторону относительно указателя угла скоса потока ввести угловую поправку насадка (последняя учитывает неточность расположения боковых отверстий и шпонки

Рис. 10. Координатник № 6 ЛПИ им. М.И.Калинина

зонда относительно центрального отверстия и определяется при тарировке зонда вместе с координатником в аэродинамической трубе);

7)установить зонд в требуемой точке замера (отсчитанной от нулевой) с помощью ходовой гайки и ее стопора 2 с учетом п. 3;

8)отрегулировать и включить в работу микроманометр 4 (см. рис. 9), регистрирующий перепад давления между боковыми отверстиями;

9)вращением зонда вокруг оси с помощью барашка 6 (рис.10) установить его таким образом, чтобы уровень рабочей жидкости в наклонной трубке микроманометра совместился с нулевой (начальной) отметкой. При этом давления в обоих боковых отверстиях одинаковы, а вектор полной скорости потока направлен точно по оси центрального приемного отверстия.

После этого непосредственно приступают к производству замеров. По дифференциальному водяному манометру 1 (см. рис.9) отсчитывают перепад давления А1, между центральным и одним из боковых отверстий, пропорциональный напору в данной точке потока, а по дифманометру 2 (см. рис. 9) – полный напор А2 . Угол скоса поток φ определяют по лимбу координатника с ценой деления 1° . Полученные данные позволяют определить полную скорость потока и ее тангенциальную (вращательную) и осевую составляющие, а также статическое давление (см. раздел 4).

Рис.11 Пятиканальный шаровой зонд и схема его

подключения к измерительным прибором

При необходимости исследования пространственного трехмерного потока обычно применяют шаровые зонды [1, 5]. Приемная часть зонда имеет вид сферы, в которой имеется пять отверстий отбора давления. Отверстия расположены в двух перпендикулярных друг другу диаметральных плоскостях. Угол между осями центрального и каждого из боковых отверстий составляет 40÷500. Все отверстия соединены с измерительными штуцерами импульсными трубками.

Так же как и цилиндрический, шаровой зонд позволяет производить непосредственные замеры лишь угла скоса потока φ , для чего используются отверстия 4 и 5. Вращение головки зонда вокруг оси, перпендикулярной продольной оси насадка, невозможно, поэтому второй угол скоса потока ψ может быть найден косвенным путем по давлениям, измеренным в отверстиях 1 и 3. Путем специальной тарировки насадка [5] обычно устанавливают связь коэффициента К_ψ = А₃/А₁ с углом ψ, где А₃ - перепад давления между точками 3 и 1. Тарировочные характеристики шарового зонда, используемого в настоящей работе, приведены на рис.12. Порядок работы с шаровым зондом принципиально ничем не отличается от приведенного выше для цилиндрического. Разница заключается лишь в необходимости дополнительного замера Рис.12.Тарировочные хара- перепада А3. Расчетные зависимости для шарово-

ктеристики шарового шарового зонда также приведены в разделе 4.

зонда

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ

4.1 Определение расхода воздуха через камеру.

По измеренным трубкой Пито-Прендтля значениям статического давления в точках замера скоростей рассчитывают плотность воздуха ρ_ι , кг/м³, по формуле

, (8)

где В - барометрическое давление, мм рт.ст.;

Р_с - избыточное статическое давление, мм вод.ст.;

t - температура, °С;

g - ускорениесвободногопадения, g = 9,80665 м/с².

Локальная скорость воздуха V_ι ,м/с, в точке замера

, (9)

где - тарировочный коэффициент трубки Пито-Прандтля (для стандартных трубок обычно принимается равным единице).

Среднерасходную скорость потока в мерном сечении находят по уравнению (6).

Отнеся среднерасходную скорость воздуха к скорости на оси трубопровода, определяют коэффициент поля в сечении

. (10)

Коэффициент кинематической вязкости воздуха , м²/с, рассчитывают, используя известную формулу Милликена для определения ко­эффициента динамической вязкости:

. (11)

Число Рейнольдса, отнесенное к диаметру мерного сечения трубопровода,

, (12)

где - средневзвешенное значение коэффициента кинематической вязкости воздуха.

Объемный расход воздухе q, м³/c, выделенный по средней скорости потока,

. (13)

Обработав результаты измерений скоростных полей при различных числах Рейнольдса и занеся их в табл. 1 приложения, можно построить графическую зависимость коэффициента поля К_v от числа Рейнольдса, рассчитанного по скорости на оси трубопровода Re_ocи (Для развитого турбулентного стабилизированного течения при определении K_v можно также воспользоваться уравнением (14) [7].)

. (14)

Установив зависимость K_v = f(Re_оси), в дальнейших опытах для определения q можно замерять скорость потока лишь на оси трубы в мерном сечении. В этом случае формула объемного расхода имеет вид

. (15)

Плотность воздуха , кг/м³, во входных каналах циклонной камеры:

, (16)

где - избыточное статическое давление во входных каналах, мм вод.ст.;

- температура на входе в камеру, °С.

Среднерасходная скорость воздуха в шлицах определяется по формуле

, (17)

где - среднее значение плотности потока в мерном сечении трубопровода.
4.2. Расчет распределений скоростей и давлений в циклонной камере, определение основных аэродинамических характеристик

Исходные данные берутся из бланка наблюдений (прил., табл. 2).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: