zarn_met_lab
.pdfсравнить коэффициенты a и a' , полученные соответственно опытным путем по формуле (8) и расчетным путем по формуле (15).
Погрешность в определении a' в сравнении с a определяется как
δa = |
a −a' |
100% . |
(19) |
|
a |
||||
|
|
|
3 Приборы для работы
В комплект приборов входят: барометр-1, психрометр-1, комбинированный приемник давления-1, микроманометр со шлангами- 2, рулетка, линейка, входной коллектор или шайба.
4 Порядок выполнения работы
4.1Студенты делятся руководителем на подгруппы.
4.2Проводятся подготовительные работы по аналогии с лабораторной работой №1.
4.3После проверки и установки приборов докладывают руководителю о готовности и только с его разрешения начинают опыт.
4.4Опыт проводится 4 раза, при четырех различных скоростях воздуха. Причем, в каждом опыте измерения динамического давления ведутся по двум взаимно перпендикулярным направлениям в сечении воздуховода, и одновременно в каждом опыте фиксируется статическое давление в сечении I-I для коллектора или перепад статических давлений для шайбы.
4.5По окончании опытов данные показывают руководителю, рабочее место с его разрешения приводится в порядок. Производится оформление отчета по эксперименту.
5 Форма отчета по работе
Форма отчета остается в основном той же, что и в работе №1, только следует изменить наименование работы, а в раздел «Приборы» включить второй микроманометр и коллектор или шайбу с указанием размеров: п = Fб / Fм и α для входного коллектора; D / d для шайбы.
Перед таблицей обработки результатов экспериментов нужно поместить схему установки, снятую с натуры.
21
Таблица 1 обработки результатов эксперимента такая же, что и в лабораторной работе №1. Она переносится в данную работу вместе с расчетными формулами без изменений, только следует добавить четвертый опыт.
Таблица 2 – Обработка результатов эксперимента
|
Средняя |
|
|
Величина |
Опытные |
|
Расчетные |
||||
опыта |
Расход |
давлениястатич. |
∆Нст2−3 , |
коэф-ты |
|
коэф-ты |
|||||
воздуха |
Q , м3/ч |
тарировки |
|
тарировки |
|||||||
|
скорость |
воздуха |
Отсчет |
Нст1 или |
|
||||||
№ |
V , м/ч |
Па |
a |
b |
|
a' |
|
b' |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
aср = |
bср = |
|
|
|
|
|
|
|
6 Расчетные формулы |
|
|
|
|
|
|
|||
|
6.1 Если отсчет по прибору l , то величины |
Нст |
или |
∆Нст |
2−3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
будут равны
Нст1 (∆Нст2−3 )= К l
6.2Коэффициент a :
a)для коллектора:
– |
из опыта |
|
a = |
V |
|
|
; |
|
|
|
|
|
H |
ст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
– |
расчетный |
a' = |
|
2 |
|
|
. |
|
|
|
l |
|
|||||
|
|
|
ρ 1 |
+λ |
|
|
+ζ |
|
|
|
|
D |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
b) для шайбы:
– из опыта |
a = |
V |
; |
|
|
∆Hст2−3 |
|
|
22 |
|
|
|
a' = |
2 |
– расчетный |
ρ ζш . |
6.3Коэффициент b :
a)из опыта:
– |
для коллектора |
b = |
Q |
; |
|
|
|
Hст |
|
|
|
|
1 |
|
– |
для шайбы |
b = |
Q . |
|
|
|
|
∆Hст2−3 |
|
b) аналитический (для шайбы и диафрагмы): b' = a' 3600 π 4D2 = 900 a' π D2 .
К отчету прилагаются графики тарировки, выполненные на миллиметровке. Построение графиков ведется по опытным точкам с применением лекала.
Вопросы для письменного контроля
1.Расскажите все, что Вы знаете о местных сопротивлениях.
2.Назовите основные местные сопротивления, применяемые в в/у. Какие они выполняют функции?
3.Что собой представляют и чем обусловлены потери давления в местных сопротивлениях?
4.Формулировка теоремы Борда. Какой параметр местных сопротивлений определен на основе этой теоремы?
5.Напишите формулу Вейсбаха. В каком случае следует ее применять?
6.Что такое характеристика местного сопротивления?
7.Расскажите все, что Вы знаете о тройнике.
8.Понятие о стандартном тройнике.
9.Расскажите все, что Вы знаете о переходах.
10.Почему аспирируемое оборудование присоединяют к воздухопроводу с помощью входных коллекторов?
11.Что такое конический входной коллектор? Какие он позволяет решить задачи?
12.Какие задачи решают в вентиляционной технике с помощью диафрагмы и ее разновидностей?
23
13.Расчет потерь давления в местных сопротивлениях (входы в воздуховод, переходы).
14.Расчет потерь давления в местных сопротивлениях (отводы, шайбы, диафрагмы).
15.Расчет потерь давления в местных сопротивлениях (тройники).
16.Что такое редукция сопротивлений, для каких фасонных деталей она наиболее показательна?
17.Что означает термин "протарировать" (проградуировать) местное сопротивление? Общий подход к вопросу тарировки.
18.Покажите схему и поясните порядок тарирования входного коллектора.
19.Схема и порядок тарирования коллектора, присоединенного к машине для ее аспирации.
20.Схема и порядок тарирования отвода.
21.Какие местные сопротивления используются для измерения скоростей и расходов воздуха?
22.Измерение средней скорости и расхода воздуха методом входного коллектора.
23.Измерение средней скорости и расхода воздуха методом диафрагмы.
24.Измерение средней скорости и расхода воздуха с помощью отвода.
25.Какое местное сопротивление применяется для уменьшения объема перемещаемого воздуха? В результате чего снижается расход воздуха?
24
Лабораторная работа №3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ЦИКЛОНА
1. Цель работы
Практическое освоение методики аэродинамического испытания циклона, определение объема очищаемого воздуха, сопротивления циклона, коэффициентов сопротивления циклона и объема воздуха, подсасываемого при работе циклона через неплотности и пылевыводящее отверстие.
2. Основные теоретические положения
Центробежный пылеотделитель – циклон – состоит из наружного и внутреннего цилиндров и конической части с пылевыводящим отверстием. Вход запыленного воздуха в циклон осуществляется через тангенциально расположенный патрубок, а вывод очищенного воздуха
– через внутренний цилиндр вверх. Воздушный поток в циклоне совершает сложное вихревое движение. Частицы пыли, обладающие гораздо большей инерционностью, чем воздух, отбрасываются центробежными силами к стенкам циклона, опускаются вниз под действием сил тяжести и нисходящего вихря и выводятся наружу через пылевое отверстие. Винтовой характер движения потока обуславливает зоны вакуума в центральной части циклона, за счет чего даже в циклонах, установленных на нагнетательной линии, наблюдается значительный присос воздуха через пылевое отверстие. Это вместе с восходящим вихрем и недостаточно углубленным внутренним цилиндром является одной из основных причин выноса пыли из
циклона, что ухудшает его коэффициент пылеотделения ηп/ о .
Каждый тип циклона имеет наилучший коэффициент пылеотделения при какой-то определенной оптимальной входной
скорости воздуха Vвх.опт.
Отсюда оптимальная пропускная способность циклона Qопт , м3/ч
|
Qопт. = 3600 Vвх.опт. Fвх , |
(1) |
где |
F – площадь входного отверстия циклона, м2. |
|
|
вх |
|
Сопротивление циклона Hц , Па относят к квадрату входной скорости и определяют по выражению
25
H |
|
|
|
|
ρ V 2 |
|
V 2 |
|
|
|
ц |
=ζ |
ц |
|
вх |
= 0,6ξ |
ц |
, |
(2) |
||
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
вх |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ζц – |
безразмерный коэффициент |
сопротивления |
||||||||
циклона, зависящий от типа циклона, а у циклонов конического типа еще и от размеров, например, от диаметра наружного цилиндра. Так, для циклонов ЦОЛ ζц = 4 ; 4 БЦШ ζц = 5 . Для циклонов конического
типа марки УЦ ζц = 20Dн , где Dн – диаметр наружного цилиндра, м.
Сопротивление циклона удобно так же относить к квадрату расхода воздуха, поступающего на очистку в циклон.
Н |
ц |
=ζ |
ц |
|
ρ Q2 |
= т Q |
2 |
, |
(3) |
|
2 |
F 2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
вх |
|
|
|
|
где т - размерный коэффициент сопротивления циклона; Q - объем очищаемого в циклоне воздуха, м3/мин.
Размерный коэффициент сопротивления для всех типов циклонов зависит от их размеров, а именно от площади входного патрубка.
Присосы воздуха, представляющие с собой разность расходов на входе и выходе из циклона, резко снижают эффективность работы циклона.
Допустимый объем подсасываемого воздуха составляет (150÷200) м3/час на один шлюзовой затвор. Фактический объем очищаемого в циклоне воздуха, потери давления в циклоне, коэффициенты сопротивления и объем воздуха подсасываемого при работе циклона определяются экспериментально. Сечения для проведения аэродинамических измерений выбираются на прямых участках воздуховода не ближе 5 диаметров от ближайших местных сопротивлений.
Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из 3 циклонов марки УЦ, ЦР и ЦОЛ, на входах в которые смонтированы воздуховоды со штуцерами для измерения статического давления и отверстиями для измерения скоростей и расходов воздуха методом исследования поля скоростей. Выходные отверстия циклонов подключены к сборному воздуховоду прямыми участками, в которых предусмотрено измерение статических давлений и расходов. Регулирование расхода воздуха, проходящего через циклоны осуществляется задвижками. В сечениях I-I и II-II до и после циклона измеряются статические и динамические
26
Рисунок 1
27
давления, по которым вычисляются и полные давления. Потери давления в циклоне Нц , Па определяют из уравнения Бернулли,
записанного для сечений I-I и II-II |
|
|
|
|
|
||
Н0 |
2 |
− Н0 = ∆Н |
0 |
2−1 |
= Нпт |
+ Нц + Нпт , |
(4) |
|
1 |
|
1−ц |
ц−2 |
|
||
тогда сопротивление циклона очевидно равно
Нц = ∆Н02−1 −(R1 l1 +∑ζ1 Нд1 )−(R2 l2 +∑ζ2 Нд2 ). (5)
Величины коэффициентов сопротивления перехода к циклону и от него следует определить по таблицам, предварительно сняв с натуры их геометрические размеры и установив характер перехода (сужающийся или расширяющийся). Коэффициенты сопротивления отводов также находят по таблицам, исходя из геометрической характеристики.
Величины коэффициентов потерь давления на единицу длины
участков до и после циклона R , Па/м находят расчетным путем по эмпирической зависимости
R = 0,013 |
V 1,75 |
. |
(6) |
|
D1,25 |
||||
|
|
l, м рассчитывают, |
||
Длины участков до и после |
циклона |
|||
предварительно проведя необходимые обмеры.
На основании величины потерь давления в циклоне определяют
величину безразмерного коэффициента сопротивления циклона |
|
||||||
ζ |
ц |
= |
Нц |
= |
Нц 2 |
, |
(7) |
Н |
|
||||||
|
|
|
ρ V 2 |
|
|||
|
|
|
двх |
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Vвх – фактическая скорость на входе в циклон, м/с. |
|
||||||
Данная скорость находится из уравнения неразрывности: |
|
||||||
|
V1 F1 =Vвх Fвх . |
(8) |
|||||
Размерный коэффициент сопротивления циклона определяют по выражению
т = |
Нц |
. |
(9) |
|
|||
|
Q2 |
|
|
|
1 |
|
|
где Q1 – объем очищаемого воздуха, м3/мин.
28
Объем воздуха, подсасываемого при работе циклона ∆Q , м3/ч рассчитывают как
∆Q = Q1 −Q2 . |
(10) |
При испытании циклона, стоящего в конце нагнетательной линии, статическое и динамическое давление, по которым вычисляется полное
давление Н0 , измеряют лишь в сечении I-I.
Если второе сечение выбрать далеко за циклоном, где Н02 |
= 0 , то |
|||||
Н0 |
− Н0 |
2 |
= Н0 |
= Нпт |
+ Нц . |
(11) |
1 |
|
1 |
1−ц |
|
||
Отсюда можно найти сопротивление циклона |
|
|||||
Нц = Н01 −(R1 l1 +∑ζ1 Нд1 ). |
(12) |
|||||
3.Приборы для выполнения работы
Вкомплект приборов входят: барометр-1, психрометр-1, пневмометрическая трубка-2, микроманометр со шлангами-2, рулетка, линейка.
4. Порядок выполнения работы
Пункты 4.1, 4.2, 4.3 аналогичны пунктам в лабораторной работе
№1.
4.4Опыт проводится 4 раза, при четырех различных скоростях воздуха. Причем, в каждом опыте скорости в сечении I-I и II-II, измеряются методом исследования поля скоростей, и одновременно в этих сечениях фиксируются статические давления.
4.5По окончании опытов данные показывают руководителю, рабочее место с его разрешения приводится в порядок. Производится оформление отчета по эксперименту.
5. Форма отчета по работе
Форма отчета остается в основном той же, что и в работе №1, только следует изменить наименование работы, а в раздел "Приборы" включить дополнительные средства измерений.
Перед таблицами обработки результатов экспериментов нужно поместить схему установки, снятую с натуры. Первые две таблицы обработки результатов экспериментов по измерению скоростей и
29
расходов воздуха точно такие же, как и в первой лабораторной работе, только для четырех опытов. Третья, сводная таблица обработки результатов эксперимента, представлена ниже.
Таблица 3 – Обработка результатов эксперимента
опыта№ |
Отсчеты |
Величины |
|
Величины |
∆Н |
|
|
, |
Н |
|
, |
Н |
, |
|
|
||||||||
Нст1 |
Нст2 |
Па |
|
Па |
|
Па |
|
Па |
|
Па |
|
Па |
|
Па |
|
|
|
||||||
|
|
|
Нст |
, |
Нст |
2 |
, |
Н0 |
, |
Н0 |
2 |
, |
|
02 |
−1 |
|
|
пт1−ц |
|
птц−2 |
|
ζц |
т |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Необходимые расчетные формулы выписать из текста методики.
Вопросы для письменного контроля
1.По какому основному признаку классифицируются пылеотделители?
2.Что собой представляет коэффициент пылеотделения?
3.Какие факторы определяют эффективность работы пылеотделителя?
4.Устройство и принцип работы циклона.
5.Что такое оптимальная входная скорость?
6.Как рассчитать аэродинамическое сопротивление циклона?
7.Влияние входной скорости на процесс пылеотделения.
8.Основные типы циклонов, применяемые на зерноперерабатывающих предприятиях. В каком случае применяется тот или иной тип циклона?
9.Подбор циклона к сети.
10.По какому параметру судят о правильном подборе циклона к сети?
11.Устройство фильтра типа РЦИ и РЦИЭ.
12.Почему пылеотделители типа РЦИ и РЦИЭ называются фильтры-циклоны?
13.Регенерация фильтровальной ткани во всасывающих матерчатых фильтрах.
14.Регенерация фильтровальной ткани в фильтрах-циклонах типа РЦИ и РЦИЭ.
30