Порядок виконання роботи

Перед початком роботи установку необхідно оглянути. На ній не повинно бути ніяких ушкоджень. Необхідно перевірити заземлення. Органи управління розташованих на стійках лабораторної установки датчиків витрат і тиску повинні знаходитися у вихідному положенні.

1. Пуск установки здійснюється автоматичним вимикачем "Мережа", розташованим на лівій стійці установки, після чого повинна включитися лампа "Мережа".

2. Включення агрегату відкачування повітря відбувається за допомогою тумблера "Агрегат".

3. Далі треба відкрити вентиль 7 на трубопроводі робочого пристрою. Поставити кран – перемикач 5 у положення 1, яке відповідає відбору імпульсу тиску перед соплом, що звужується.

4. Включити тумблер "Вкл." на панелі датчиків витрати повітря і тиску. Регулювання витрат повітря виконується вентилем 7 шляхом плавного його обертання в ту чи іншу сторону.

5. Покази приладів у кожнім досліді знімаються після настання сталого режиму роботи вакуум-насоса і заносяться до табл. 7.1.

Рис. 7.1. Схема лабораторної установки

Таблиця 7.1

Журнал спостережень

№ досліду	Барометричний тиск, В, Па	t,°С	Дійсна масова витрата повітря, М, кг/c	Абсолютний тиск повітря
				перед соплом, Р1, Па	в критичному перетині Р2, Па	після сопла, Р3, Па
1	2	3	4	5	6	7
1
2

Обробка результатів досліду

Абсолютний тиск повітря перед соплом Р₁, у критичному перетині Р₂ і після сопла Р₃ обчислюють за такими формулами:

Р₁ = В + Р₁; Р₂ = В + Р₂; Р₃ = В + Р₃.

Питомий об’єм повітря і його густина перед соплом знаходяться з характеристичного рівняння:

; r₁= 1/₁.

Визначення теоретичної витрати повітря через сопло виконується при припущенні, що витікання повітря із сопла є адіабатичним процесом, а початкова швидкість повітря перед соплом дорівнює 0. Якщо величина відношення тиску за соплом і тиску перед соплом Р₃/Р₁ не перевищує або дорівнює критичному значенню, що для повітря складає 0,528, то на виході із сопла встановлюється критичний режим, коли швидкість течії дорівнює швидкості звуку, а витрата досягає своєї максимальної величини. У цьому випадку витрата (кг/с) обчислюється за формулою:

(7.1)

де F_mіn – площа перетину на виході із сопла (мінімальна площа), м².

Якщо Р₃/Р₁ > 0,528, то швидкість на виході із сопла, що звужується, дозвукова, а теоретична витрата обчислюється за формулою:

(7.2)

де К –  показник адіабати. Для повітря К = 1,4.

Відношення дійсної витрати повітря через сопло до теоретичної називається коефіцієнтом витрат:

j_р = М_д/М_т. (7.3)

Коефіцієнт витрат j_р завжди менший одиниці внаслідок існування прикордонного шару на стінках сопла, рух якого різко відрізняється від руху ядра потоку.

Отримані дані зображуються у вигляді графічних залежностей. На одному графіку зображуються дійсні витрати М_д і теоретичні витрати М_т повітря від величини відношення тисків у соплі Р₃/Р₁ у вигляді

М_д = f(Р₃/Р₁) і М_т = f(Р₃/Р₁).

Теоретична швидкість течії повітря із сопла, що звужується, у залежності від величини відношення тисків Р₃/Р₁ визначається за такими рівняннями:

а) якщо Р₃/Р₁   0,528 – на виході установлюється критична швидкість і вираз для визначення швидкості має вигляд:

м/с;

б) якщо Р₃/Р₁ > 0,528, то у вихідному перерізі сопла встановлюється докритична швидкість, яка визначається за формулою:

м/с.

Результати розрахунків заносяться до табл. 7.2.

Таблиця 7.2

№ досліду	Р1, Па	Р2, Па	Р3, Па	Мд, кг/с	Мт, кг/с	Р3/Р1	jр	W, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1
2

Контрольні питання

1. Як визначаються витрати і швидкість повітря на виході із сопла?

2. Який тип сопла потрібно прийняти для одержання дозвукової чи надзвукової швидкості?

3. При якому відношенні тисків перед і після сопла повинні працювати дозвукові і надзвукові сопла?

4. Чим викликане зменшення дійсних витрат в порівнянні з теоретичними при витіканні газу через сопло?

Лабораторна робота № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ НАГРІВУ ЗРАЗКІВ І ТЕПЛООБМІНУ

В ЕЛЕКТРИЧНІЙ МУФЕЛЬНІЙ ПЕЧІ

Теплообмін між двома твердими тілами, розділеними проміннопрозорим середовищем, проходить, головним чином, випромінюванням і описується рівнянням, Вт/м²:

q = (8.1)

де q – тепловий потік, Вт/м ;

C_пр – зведений коефіцієнт випромінювання, Вт/(м·²К)⁴;

Т_піч – температура печі, K;

Т_зр – середня температура зразка в інтервалі температур, К.

Зведений коефіцієнт випромінювання підраховують згідно з рівнянням, Вт/(м·²К)⁴;

, (8.2)

де e_зр, e_кл – відповідно ступені чорноти поверхні зразка, яка дорівнює 0.85, і футеровки, яка дорівнює 0.9;

F_зр, F_кл – площа поверхні нагріву відповідно зразка і футерівки печі, м .

Теплообмін можна розрахувати по, так званій, конвекційній формулі:

q = a (t_піч – t_зр), Вт/м² , (8.3)

де a – сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²·К);

t_піч – температура печі, °C;

t_зр – середня температура зразка, °C.