3.4. Обробка дослідних даних

1. - надмірний (манометричний) повний тиск, вимірюваний за допомогою зонду. - абсолютний повний тиск. Надмірний статичний тиск для цього лабораторного стенду можна прийняти рівним нулю, таким чином абсолютний статичний тиск дорівнює барометричному тиску В. Динамічний тиск таким чином дорівнює: .

2. Визначити динамічний тиск

де DР₁, DР₃,.. DР_2n-1 середньоарифметичні величини заміру DР_і на кожному радіусі (в чотирьох перерізах).

3. Визначити середню швидкість у вихідному перерізі установки

[м/с] ,

де  - густина повітря в вихідному перерізі установки

_[кг/м³_{] ,}

де

4. Визначити витрати повітря через вихідний переріз установки

, (3.1)

де F₀-площа вихідного перерізу установки, м².

5. Знайти витрати повітря через установку за формулою для мірного сопла, користуючись даними замірів

, (3.2)

де  = 0,98 - коефіцієнт витрати сопла;

 =1,0 - поправка до зміни густини в межах сопла (з урахуванням стисливості середовища);

f_c = площа вихідного перерізу сопла, м²;

d_с - діаметр вихідного перерізу сопла, м;

- густина повітря перед мірним соплом, кг/м³

,

де В – барометричний тиск, мм.вод.ст.

Таким чином, формула (3.2) може бути записана

[кг/с] (3.3)

де

6. Порівняти витрати повітря, розраховані за формулами (3.1) та (3.3). Провести аналіз результату проведеної лабораторної роботи що до дійсного значення вимірюваної величини витрати та точності окремих вимірювань швидкості.

3.5. Зміст звіту

1. Загальні положення про мету лабораторної роботи та визначення витрат повітря.

2. Схема установки.

3. Таблиця вимірювань.

4. Обробка дослідних даних.

5. Висновки що до результатів лабораторної роботи.

Контрольні запитання

1. Який принцип визначення місць замірів?

2 Які рівняння газодинаміки, використовуються в обробці заміряних величин?

3.Яким чином визначаються точки для вимірювання поля тисків у вихідному перерізі сопла?

4. Якими засоби визначаються витрати повітря в лабораторній роботі?

Лабораторна робота №8

4. Дослідження течії за решітками пластин

Мета роботи:

Метою цієї лабораторної роботи є дослідження структури течії за вихідними кромками прямих пластин, встановлених паралельно потоку і порівняння величин окрайкових втрат повного тиску одержаних розрахунковим і експериментальним шляхами.

4.1. Окрайкові втрати

Окрайкові втрати пов'язані з витратами питомої кінетичної енергії потоку на вихроутворення і подальшу дисипацію вихорів в основному потоці за кромками кінцевої товщини різних реальних решіток аеродинамічних профілів [7].

На рис. 4.1 умовно показана структура окрайкового сліду і доля швидкості С в різних перетинах потоку.

Рисунок 4.1

Початкова ширина окрайкового сліду залежить від товщини накопиченого пограничного шару на кожній стороні профілю і товщини вихідної кромки а також від форми вихідної кромки. Форма кромки визначає положення точок відриву вихорів А і Б. Чим вони ближчі один до одного, тим менше ефективна товщина кромки і інтенсивність вихорів, отже, менше втрата повного тиску Р_е^* або така ж в процентному відношенні дисипація кінетичної енергії .

Структурною характеристикою окрайкового сліду на певному видаленні від вихідної кромки служить коефіцієнт нерівномірності швидкості, який обчислюється як відношення максимального дефіциту швидкості в сліді до швидкості в ядрі потоку (рис. 4.1)

. (4.1)

Вираз (4.1) можна представити, використовуючи перепад між повними і статичними тисками (min − у сліді, max − в ядрі):

. (4.2)

Енергетичною характеристикою окрайкового сліду служить коефіцієнт профільних втрат, який дорівнює різниці між одиницею і коефіцієнтом корисної дії плоских решіток профілів:

, (4.3)

де C_д − дійсна, усереднена по шагу решітки швидкість потоку;

С_т − теоретична швидкість потоку.

, ,

де − усереднений по шагу за решіткою повний тиск потоку;

− еталонний повний тиск перед решіткою;

− усереднений по шагу за решіткою статичний тиск потоку;

- густина повітря (кг/м³), яку можна знайти з рівняння стану:

, .

де t − температура повітря за вихідними кромками решітки, яку для цієї роботи приймаємо рівною температурі повітря у розширювальному баці.

Відношення величин питомої кінетичної енергії у виразі (4.3) можна замінити відношенням відповідних динамічних перепадів тиску:

. (4.4)

Профільні втрати умовно можна розділити на втрати від тертя в примежовому шарі навколо профілю і кромки:

. (4.5)

Втрати від тертя обчислюються як лінійна функція товщини втрати імпульсу примежового шару. За дослідними даними для решіток пластин . В цій роботі приймемо втрати від тертя як константу, тоді:

. (4.6)

Формула (4.6) дає можливість визначити коефіцієнт окрайкових втрат для решіток пластин за даними безпосередніх вимірювань тиску потоку за ними. Втрати кромок звичайно обчислюють по формулі, запропонованій Флігелем:

, (4.7)

де − коефіцієнт пропорційності, залежний від вигляду решітки і форми кромки;

− товщина вихідної кромки;

а − ширина вузького перетину конфузорного каналу.

Коефіцієнт змінюється від 0,07 для соплових до 0,27 для робочих решіток турбін. В даному випадку його можна прийняти рівним 0,07.

На підставі рішення системи рівнянь збереження енергії для двох перетинів сліду кромки можна вивести ще один вираз для розрахунку окрайкових втрат:

, (4.8)

де Р_ср − тиск у вихідному перетині решіток, Па ;

Р_кр=Р_min - тиск за вихідною кромкою профілю; Па.