Методика выполнения работы

Включить вентилятор, нажав пусковую кнопку 7. На выходе из нагнетательного трубопровода или на входе во всасывающий трубопровод установить последовательно диафрагмы, которые, дросселируя поток воздуха, изменяют режим работы установки.

Для каждого режима работы установки необходимо записать показания U-образных дифманометров, фиксирующих полный Н и скоростной h напоры вентилятора.

С помощью секундомера определить частоту вращения диска электросчетчика , с^-1.

Все измерения надо выполнять «на ходу», не выключая вентилятор при замене диафрагм. Все замеры необходимо провести не менее чем для семи режимов работы вентилятора (шесть диафрагм и без диафрагмы).

Результаты измерений занести в табл. 4.1.

Таблица 4.1

№ диафрагмы	Н, м	h, м	n, обороты диска	, с
1
2
n

Обработка результатов эксперимента

1. Объемную подачу вентилятора Q, м³/с, рассчитывают по формуле:

Q = ·S, (4.3)

где  - средняя скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с,

, (4.4)

здесь p = 1000 кг/м³ – плотность воды, заполняющей дифманометры;

p_в = 1,29 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях;

h – скоростной напор, м;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

S – площадь сечения воздуховода, м² (диаметр воздуховода равен 0,15 м).

2. Мощность, затрачиваемую вентилятором, то есть мощность электродвигателя Вт, вычисляют по формуле:

(4.5)

где – частота вращения диска счетчика, с^-1;

_ЭЛ – КПД электродвигателя,

_ЭЛ = 0.95 (450–число оборотов счетчика соответствует 1 кВт-ч).

3.Полезную мощность Вт, то есть мощность, сообщенную потоку воздуха, определяют из уравнения:

(4.6)

где Q-объемная подача вентилятора, м³/с;

Н – полный напор, м; ρ – плотность воды, кг/м³.

4. Коэффициент полезного действия , %, вентилятора находят по формуле:

(4.7)

Результаты расчетов заносят в табл. 4.2.

Таблица 4.2

№ опыта	Н, м	N, Вт	Q, м3/с	, %
1
2
n

Далее по экспериментальным данным необходимо построить характеристики центробежного вентилятора. По оси абсцисс откладывают объемную подачу. По оси ординат - напор, полезную мощность и КПД. Графики строятся на миллиметровой бумаге с обязательным нанесением расчетных точек и их номеров.

Правила и порядок выполнения виртуальной работы

Последовательность действий для выполнения данной виртуальной лабораторной работы должна быть следующей.

Вначале необходимо включить вентилятор. Обратите внимание, что для фиксации мощности, потребляемой электродвигателем вентилятора, в цепь вентилятора включен электросчетчик. Для запуска электродвигателя, приводящего в действие лопасти воздушного вентилятора, достаточно нажать красную кнопку «Вкл», см. рис. 4.4. Нажатие производится левой кнопкой мыши при наведении на нее курсора.

Для измерения потребляемой мощности по формуле 4.5 необходимо определить частоту вращения диска счетчика, то есть время, за которое диск совершит определенное количество оборотов. Время, за которое диск электросчетчика сделает, например, два оборота, измеряется при помощи виртуального секундомера, включенного в состав ролика. Пользоваться любым другим секундомером нельзя. Показания виртуального секундомера программно связаны с процессом вращения диска и при возможном изменении условий воспроизведения ролика с лабораторной работой в компьютерах с различной скоростью (тактовой частотой процессора), эта связь сохраняется, что обеспечивает достоверность измеряемого виртуального промежутка времени.

Рис. 4.4. Исходное состояние лабораторной установки

Для включения секундомера необходимо нажать кнопку «ПУСК». Сбросить показания можно левой кнопкой мыши при наведении курсора на активную область показаний, см. рис. 4.5. Кроме того, управлять секундомером можно при помощи клавиш клавиатуры: клавиша <Р> - пуск, клавиша <S> - стоп, клавиша <0> - обнулить.

Рис. 4.5. Органы управления диафрагмой и секундомером

Изменение положения диафрагмы на входе всасывающего трубопровода производится нажатием левой кнопки мыши при наведении курсора на активную область ручки диафрагмы красного цвета и одновременном перемещении самой мыши влево или вправо, рис. 4.6. Для ориентировочного отсчета положения заслонки служит специальная стрелка внизу диафрагмы, указывающая на шкалу из десяти делений.

Аналогично передвигается цифровая измерительная линия для фиксации значений давления в дифференциальных манометрах, рис. 4.6. При расположении курсора в круглой активной области красного цвета на измерительной линии необходимо нажать левую кнопку мыши и перемещать ее вверх-вниз. Для обеспечения точности отсчета показаний давления рекомендуется увеличить изображение экрана, рис. 4.5. Для этого достаточно при помощи правой кнопки мыши вызвать соответствующее выпадающее меню и выбрать в нем команду «Zoom In». Изображение курсора при этом принимает форму руки, с помощью которой можно перемещать экранное изображение, для чего нужно нажать левую кнопку мыши и перемещать мышь в нужном направлении. Вернуться к обычному масштабу изображения можно будет по команде «Show All».

Рис. 4.6. Состояние установки при наполовину открытой диафрагме

Измерение потребляемой мощности и значений соответствующих давлений в дифференциальных манометрах необходимо провести для полностью открытого отверстия всасывающего трубопровода, 5-ти промежуточных положений диафрагмы (заслонки) и полностью закрытого отверстия трубопровода. При этом диаметр трубопровода принимается равным – 0,15 метра. Все измеренные величины внесите в соответствующие ячейки табл. 4.1 и приступайте к расчетам.

Вопросы для самоконтроля знаний к

лабораторной работе №4

1. Приведите классификацию и устройство вентиляторов.

2. Что такое рабочая характеристика вентилятора? Для чего она нужна?

3. От чего зависит потребная мощность вентилятора?

4. Как расход электроэнергии зависит от положения диафрагмы?

Лабораторная работа №5

Измерение потерь давления в воздухопроводах

Цель работы: Научиться измерять и определять сопротивления в воздухопроводах при испытании и исследовании вентиляционных установок.

Приборы и материалы: Пневмометрическая трубка, микроманометр, шланги, линейка, рулетка, воздуходувная машина.

Порядок выполнения работы: Замеряют длину l и диаметр D прямых участков воздухопровода между двумя измеряемыми сечениями. Замеряют параметры фасонных частей, расположенных между измеряемыми сечениями. Например, у отводов измеряют радиус и угол, у круглых конфузоров и диффузоров диаметры, длины сторон у квадратных и прямоугольных, а также угол сужения или расширения, длину и высоту. Результаты этих замеров наносят на схему рассматриваемой установки. Составляют форму таблицы 5.1.

Подготавливают микроманометр и пневмометрическую трубку для измерения общих и динамических давлений не менее чем в шести точках в двух последовательных сечениях по методике лабораторной работы №2. Находят общие избыточные давления для заданных двух сечений как среднее арифметическое из шести измерений.

Записывают уравнение Бернулли в общих избыточных давлениях для двух заданных сечений:

+Н_о1 = + Н_о2+Н_пт1-2, (5.1)

где Н_о1, и Н_о2 – общие избыточные давления для двух заданных сечений воздухопровода, Па; Н_пт1-2 – потери давлений между измеряемыми сечениями, Па.

Из уравнения Бернулли – (формула 5.1), находят потери давления между измеряемыми сечениями:

Н_пт1-2 = +Н_о1 – (+ Н_о2) (5.2)

Величину общих избыточных давлений находят по замерам из табл. 2.1 и формулы 1.1.

Если измеряемые сечения 1-1 и 2-2 находятся во всасывающем воздухопроводе, то общие избыточные давления H_o1 и Н_о2 будут отрицательны, и с учетом знаков выражение 5.1 принимает вид:

Н_пт1-2 = -Н_о1+ Н_о2>0

Общие потери давления, найденные по формуле 5.1, слагаются из потерь давления на прямых воздухопроводах Н_пр и на местные сопротивления Н_мс:

Н_пт = Н_пр + Н_мс

где Н_мс – потери давления на местные сопротивления, вычисляют по формуле:

Н_мс = ·Н_дср,

где – сумма коэффициентов местных сопротивлений между измеряемыми сечениями (справочные данные);

Н_дср – среднее динамическое давление между сечениями 1-1 и 2-2, находят как среднее арифметическое между Н_дср1 и Н_дср2.

Среднее динамическое давление в сечениях 1-1 и 2-2 находят по формуле:

(5.3)

где Н_д1, Н_д2, ……. Н_n – динамические давления, замеренные в заданных точках поперечного сечения воздухопровода, Па; п – число точек замера.

Н_пр – потери давления прямых воздухопроводов вычисляют по формуле:

Н_пр = R·l (5.4)

где R – потери давления на 1 м длины воздухопровода; справочные данные или рассчитываются по формуле (Па):

;

где λ – коэффициент сопротивления круглых прямых воздухопроводов;

к – абсолютная шероховатость (1·10^-4 м);

Rе – число Рейнольдса;

l – общая длина прямых воздухопроводов, мм;

Длина отвода определяется как:

где R_о – радиус отвода, мм;

– угол отвода, град.

Число Рейнольдса определяют по формуле:

где - кинематическая вязкость среды (15·10^-6 м²/с).

Величину потерь давления в прямых участках воздухопровода по замерам находят вычитанием из общих потерь давления потери на местные сопротивления, то есть Н_пр = Н_пт1-2 – Н_мс.

Зная величину потерь давления в прямых воздухопроводах и длину участка, находят потери давления на 1 м длины воздухопровода, то есть величину R по замерам: .

Зная R и среднее динамическое давление Н_дср, находят величину λ/D по замерам:

Замеренные величины R и λ заносят в таблицу 5.1. В эту же таблицу записывают теоретические (табличные) значения R и λ, которые находят из приложения 1 по скорости воздуха и диаметру воздухопроводы.

Анализ результатов замеров и выводы. Анализируя полученные результаты замеров и расчетов, необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Как определяют потери давления между двумя последовательными сечениями с применением уравнения Д.Бернулли?

2. По каким формулам рассчитывают потери давления на участке вентиляционной сети, имеющем прямые воздухопроводы и местные сопротивлении?

Таблица 5.1. Результаты замеров и расчетов потерь давления в аспирируемом оборудовании

Номер сечения по схеме	Среднее динамическое давление Н дср, Па	Средняя скорость V ср, м/с	Длина прямого воздухопровода L1,м	Общие потери давления Н пт, Па/м	Коэф .сопр фасонных частей, 	Величины		Потери давления на 1 м длины R, Па/м		Расход воздуха в машине Q, м3/ч
						R, Па	R L, Па	по замерам	по нормам	по замерам	по нормам

3. Что такое R и λ и от чего они зависят?

4. Каковы отклонения (в %) замеренных величин R и λ от табличных значений? При отклонениях более 5% необходимо выяснить причины повышенных расхождений.

При ответе на первый вопрос необходимо написать уравнение Д. Бернулли для измеряемых сечений. При ответе на второй вопрос – написать и объяснить расчетную формулу потерь давлении на участке вентиляционной сети. При ответе на четвертый вопрос, в случае, когда замеренные величины R и λ окажутся больше табличных значений, следует осмотреть состояние воздухопроводов между измеряемыми сечениями. Проверить, нет ли вмятин на поверхности воздухопроводов. Также возможны выступы прокладок во фланцевых соединениях внутри воздухопровода.