Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция.Часть 2. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляци.pdf
3 Испытание калорифера. Определение сопротивления калорифера
Цель работы: ознакомление с методикой определения величины сопротивления
калорифера прохождению воздуха.
Калориферами называют теплообменные аппараты, служащие для
нагревания приточного воздуха.
Сопротивление калорифера проходу воздуха зависит от конструкции
калорифера и массовой скорости воздуха. Расчетные формулы для определения
сопротивления калорифера проходу воздуха приводятся в справочной
литературе в зависимости от марки калорифера.
Аэродинамическое сопротивление испытуемого калорифера определяется
по формуле
Массовая скорость воздуха:
где fжв – площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха,
2
м
, (fжв = 0,354 м2);
Сопротивление последовательно расположенных калориферов равно:
где m – число последовательно установленных калориферов.
Порядок выполнения работы
Определение величины сопротивления калорифера прохождению воздуха
= 1,715()
=
, (3.2)
жв
= , (3.3)
к.у.
,
. (3.1)
производится на установке, схема которой представлена на рисунке 3.1.
41
;
2
2
. н
II
IIд
v
Р
ρ
⋅=
Рисунок 3.1 - Схема установки для испытаний калорифера
Для определения величины аэродинамического сопротивления
калорифера достаточно знать величины полных давлений в сечении II перед
калорифером и в сечении III после калорифера. Разность полных давлений в
сечениях II и III будет искомой величиной:
=
. (3.4)
,
Величины полных давлений в сечениях II и III вычисляются как суммы
статических и динамических давлений:
=
+
,
;
=
ст
+
, (3.5)
д,
Статические давления измеряются микроманометрами с
пневмометрическими трубками в сечении II (диффузор) Р
(конфузор) Р
ст.III
.
и в сечении III
ст.II
Динамические давления определяются расчетным путём по выражениям:
Р
д.
=
, (3.6)
к
где vII – средняя скорость движения воздуха перед калорифером
в сечении II, м/с;
– средняя скорость движения воздуха после калорифера в
v
III
сечении III, м/с;
ρ
– плотность воздуха до калорифера при tн, кг/м3;
н
ρ
– плотность воздуха после калорифера при tк, кг/м3.
к
42
Обозна-
Данные
1 2 3 4 5
6
Средние скорости движения воздуха до и после калорифера vII и v
III
определяются по формулам
=
;
=
, (3.7)
где L – расход воздуха, прошедшего через калорифер, м3/с;
, F
F
II
в сечении III, м
– площади поперечных сечений диффузора в сечении II и конфузора
III
2
.
Расход воздуха:
=
где v
F
– средняя скорость воздуха в сечении I воздуховода, м/с;
I
– площадь поперечного сечения воздуховода в сечении I, м2.
I
, (3.8)
Для определения средней скорости воздуха в сечении I измеряют
динамические давления, разбивая его на ряд равновеликих по площади
прямоугольников по известной методике. По полученному среднему по сечению
динамическому давлению находят среднюю скорость:
=
д.ср.
. (3.9)
Данные измерений и результаты расчетов заносят в таблицу 3.1.
Значение сопротивления калорифера, полученное опытным путём, следует
сравнить со значением, найденным аналитически.
Таблица 3.1 – Результаты измерений и расчетов
№
п/п
Наименование величин
чение
величин
Ед.
изм.
Способ
измерений
определения
и расчетов
1 Температура воздуха до калорифера t
2 Температура воздуха после калорифера tк
3 Статическое давление в сечении II Р
4 Статическое давление в сечении III Р
43
н
ст.II
ст.III
°С
°С
Па
Па
Площадь поперечного сечения I
Полное давление до калорифера в
Полное давление после калорифера в
Сопротивление калорифера
Сопротивление калорифера
Продолжение таблицы 3.1
5 Динамическое давление в сечении I Р
6
Па
д.I
FI м
2
воздуховода
7 Площадь поперечного сечения II FII м2
8 Площадь поперечного сечения III F
м2
III
9 Средняя скорость воздуха в сечении I vI м/с
10 Расход воздуха L м3/с
11 Средняя скорость в сечении II vII м/с
12 Средняя скорость в сечении III v
13 Динамическое давление в сечении II Р
14 Динамическое давление в сечении III Р
м/с
III
Па
д.II
Па
д.III
15
РII Па
сечении II
16
Р
Па
III
сечении III
17
∆P
Па
(экспериментальное)
18
∆P Па
(аналитическое)
Контрольные вопросы
1. Устройство калорифера.
2. Классификация калориферов.
3. Схемы обвязки калориферов по воздуху.
4. Что такое массовая скорость воздуха.
5. Причины замерзания калорифера.
6. От чего зависит аэродинамическое сопротивление калорифера.
44
7. Как определяется расход воздуха
8. Как определяется полное давление воздуха в конфузоре и
диффузоре.
9. Как определяется динамическое давление воздуха в конфузоре и
диффузоре.
45
4 Исследование всасывающего факела
Цель работы: исследование геометрических и аэродинамических свойств
всасывающего факела и сопоставление полученных данных с теоретическими.
Закономерности формирования всасывающих факелов около вытяжных
отверстий составляют основу методик расчета систем местной вытяжной
вентиляции производственных зданий.
Характер движения воздуха вблизи вытяжных и приточных отверстий
существенно различается. Это объясняется тем, что при всасывании воздух
подтекает к отверстию со всех сторон, а при нагнетании он истекает из
приточного отверстия в виде струи с определенным углом раскрытия. Структура
всасывающего факела показана на рисунке 4.1.
Во многих случаях всасывающий факел одного отсоса не охватывает
полностью источник вредностей, следовательно, не полностью их улавливает.
Поэтому приходится устанавливать рядом несколько отсосов, которые при своей
работе создают совместную зону всасывания, форма, размеры и эффективность
действия которой зависят от формы, размеров и взаимного расположения
отсосов относительно друг друга и источника вредностей, от скорости движения
в самом отсосе.
Кривые равного потенциала скорости представляют собой геометрическое
место точек одинаковых скоростей. Линии, перпендикулярные кривым
скоростей, называются линиями тока воздуха. Скорость воздуха в зоне
разрежения быстро падает и на расстоянии одного диаметра от плоскости
всасывания составляет около 5% от максимальной скорости у самого отверстия.
Вследствие этого для повышения эффективности отсосов их приходится
устанавливать максимально близко к источнику вредности.
46
v0 v
x
у
x
Рисунок 4.1 - Всасывающий факел
Зависимость изменения осевых скоростей всасывающих факелов имеет
следующий вид:
= 0,51
, (4.1)
где vx – осевая скорость всасывающего факела на расстоянии х от
всасывающего патрубка, м/с;
– осевая скорость во всасывающем патрубке, м/с;
v
0
х – расстояние от всасывающего патрубка, м;
R – радиус поперечного сечения всасывающего патрубка, м.
Зная осевую скорость v
на любом расстоянии от плоскости всасывания, а
x
также минимально допустимые скорости воздуха для захвата и уноса вредности,
можно определить необходимое расстояние от отсоса до источника вредностей.
Порядок проведения работы
Исследование всасывающего факела производится на лабораторной
установке (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 - Лабораторный стенд для исследования всасывающего факела
47
Установка состоит из вентилятора 1, всасывающего патрубка 2, анемометра
3, установленного на передвижном штативе 4.
Зона действия всасывающего факела, образующегося во всасывающем
отверстии воздуховода при работе вентилятора, определяется путём
перемещения анемометра по оси струи в направлении от всасывающего
отверстия на расстояние, при котором крыльчатка анемометра перестаёт
вращаться. Измерив расстояние от всасывающего патрубка до места остановки
анемометра, получим величину зоны действия всасывающего факела.
Определение зоны действия всасывающего факела.
Крыльчатый анемометр фиксируют в зажиме штатива на высоте,
соответствующей отметке центра всасывающего воздуховода и
устанавливают на оси воздуховода (ось X) на расстоянии приблизительно
равном 400 мм от плоскости всасывающего отверстия (рис. 4.2). Затем
штатив с анемометром перемещают по оси потока в направлении к
всасывающему отверстию до тех пор, пока крыльчатка анемометра не начнет
вращаться.
Расстояние от места начала вращения до плоскости всасывающего
отверстия и будет зоной действия всасывающего факела
,мм.
Х
з.д.
..
, т.е.
з.д.
=
Определение скорости воздуха у всасывающего отверстия
круглого воздуховода
Измерения вблизи всасывающего отверстия проводят в вертикальной
плоскости, проходящей через ось потока с помощью крыльчатого и чашечного
анемометров (в непосредственной близости к всасывающему отверстию).
За начало координат принимают центр всасывающего отверстия
воздуховода.
Измерения скорости воздуха выполняют в фиксированных контрольных
точках, расположенных с шагом 50 мм по горизонтали и вертикали в пределах
зоны действия факела. Схема размещения точек замеров показана на рисунке
4.3.
48
Например, для измерения скорости потока в центре всасывающего
отверстия анемометр фиксируют на штативе таким образом, чтобы центры
чашек прибора при вращении проходили через точку с координатами
X = 0, Y = 0 .
Рисунок 4.3 - Схема размещения точек замеров скорости.
Аналогично проводят измерения в каждой контрольной точке.
Продолжительность измерения τ = 10...60 с. (по заданию преподавателя).
Показания счетчика анемометра начальные и конечные записывают в
соответствующий сектор таблицы 4.1. Для удобства обработки результатов
экспериментов начальные показания счетчика записывают в знаменатель, а
конечные – в числитель.
По данным таблицы 4.1 для каждой контрольной точки вычисляют
значение числа оборотов анемометра n по формуле
(
)
=
, об/с. (4.2)
Полученные значения записывают в таблицу 4.2.
Значения истинных скоростей воздуха в точках замеров V
, м/с,
x
определяют с помощью тарировочных графиков анемометров и записывают в
таблицу 4.3.
Таблица 4.1 – Показания счетчика анемометра
49
Х,мм
Y,мм
0 50
100
150
200
250
+250
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
+200
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
+150
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
+100
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
+50
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
0
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–50
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–100
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–150
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–200
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–250
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
Х,мм
0 50
100
150
200
250
+250
+200
+150
+100
+50
0
–50
–100
–150
–200
–250
Таблица 4.2 – Число оборотов счетчика анемометра
Y,мм
Построение поля скоростей всасывающего факела
На осях координат в принятом масштабе отмечают положение контрольных
точек (рис.4.3), в которых проводились измерения скоростей воздуха в пределах
зоны действия всасывающего факела. Над каждой из точек наносят измеренное
50