Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Часть 1. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляц
.pdf
82
э
. (9.3)
Коэффициент гидравлического трения , как известно, зависит от числа
Рейнольдса и относительной шероховатости, поэтому одному и тому же значению
соответствует в общем случае разная эквивалентная длина. Лишь в квадратичной
области сопротивления, когда f(Re), эквивалентная длина заданного местного
сопротивления постоянна.
Приведенные данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к
турбулентному движению с большими числами Рейнольдса, когда влияние вязкости
проявляет себя незначительно, что имеет место в системах вентиляции с
искусственным побуждением. При движении жидкости с малыми числами
Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от
геометрических характеристик каждого местного сопротивления, но и от числа
Рейнольдса.
В большинстве случаев с увеличением Re коэффициент местного
сопротивления уменьшается. Автомодельность (независимость) коэффициентов
от Re при резких перепадах наступает при Re 3000, а при плавных перепадах – при
Re 10000.
При очень малых числах Re жидкость течёт через местные сопротивления без
отрыва; потери давления обусловливаются непосредственным воздействием сил
вязкого трения, пропорциональным скорости потока в первой степени. С
увеличением числа Re наряду с потерями на трение возникают потери давления,
обусловленные отрывом потока и образованием вихрей (переходная область
сопротивления). При достаточно больших числах Re вихреобразование приобретает
основное значение, потери давления становятся пропорциональными квадрату
скорости, так как коэффициент перестаёт зависеть от числа Re и определяется
только геометрией потока (так называемая квадратичная или автомодельная область
сопротивления).
Основные виды местных потерь давления можно условно разделить на
следующие группы:
83
– потери, связанные с изменением сечения потока (или его средней скорости).
Сюда относятся случаи внезапного расширения, сужения, а также постепенного
расширения и сужения потока;
– потери, вызванные изменением направления потока (различного рода колена,
отводы и т.д.);
– потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа
(диафрагмы, дроссель-клапаны и др.);
– потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием
двух потоков в один общий с помощью, например, тройников, крестовин, отверстий
в боковых стенках воздуховодов.
Изучая потери давления в тройниках, различают потери на проход Рп (и
соответствующий им коэффициент сопротивления
), когда течение
п
рассматривается в направлении основного потока, и потери давления на ответвлении
Р
(и соответствующий им коэффициент сопротивления
о
), когда рассматривается
о
течение, отделяемое от основного потока или соединяемое с ним; каждый из
коэффициентов сопротивления можно относить как к скорости суммарного потока
(т.е. потока перед его разделением или после соединения), так и к скорости потока в
ответвлении и, наконец, к скорости проходящего потока (т.е. после ответвления или
до его соединения). При использовании таблиц всегда нужно обращать внимание на
то, к какой скорости отнесён рассматриваемый коэффициент сопротивления.
В отдельных случаях в ответвлениях тройников возможно отрицательное
значение . Это означает увеличение удельной энергии потока ответвления
вследствие эжекции его основным потоком.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на лабораторной установке, воздуховоды которой и
испытываемый тройник изображены на рисунке 9.1.
Для определения величины при работе тройника нужно опытным путём
найти значения полных давлений в сечениях 3, 4, 5, разность полных давлений (Р3 -
P5), равную потере давления на ответвление Ро, и (Р3 - P4), равную потере давления
струи на проход Рп.
84
Величина коэффициента определяется по следующим выражениям
для ответвления: о
для прохода: п
о
(9.4)
д
п
(9.5)
д
Для измерения статических и динамических давлений на участках воздуховода
между сечениями 1-3, 4-7 и 5-9 устанавливаются пневмометрические трубки и
присоединяются к микроманометрам по схеме, указанной на рисунке 9.1.
Пневмометрические трубки устанавливаются по оси воздуховодов в сечениях,
удалённых от местных сопротивлений на расстоянии, обеспечивающем
стабилизацию потока после местных сопротивлений.
Вследствие того, что в сечениях 3-3, 4-4, 5-5, граничащих с местным
сопротивлением (разделение потока), измерить величину полных давлений не
представляется возможным, измерение полных давлений производится
соответственно в соседних сечениях 2-2, 6-6 и 8-8. Для этой цели измеряются
отдельно значения полных и динамических давлений в указанных сечениях.
Для определения полных давлений в сечениях 3-3, 4-4 и 5-5 опытным путём
находятся значения R для воздуховодов ствола, прохода и ответвления по
выражениям
с
п
п
п
п
п
о
п
п
(9.6)
85
Наименование измеряемых
и расчетных величин
Ед.
изм.
Воздуховоды
ствола
прохода
ответвления
Динамическое давление
Па
Р
д2
Р
д6
Р
д8
Полное давление
Па
Р
п1
Р
п2
Р
п6
Р
п7
Р
п8
Р
п9
Разность полных давлений
Па
Р
п1
- Рп2
Р
п6
- Рп7
Р
п8
- Рп9
Расстояния
м
l
1-2
l
2-3
l
4-6
l
6-7
l
5-8
l
8-9
Удельные потери давления
на трение
Па/м
Rс
Rп
Rо
Полное давление
Па
Р
п3
Р
п4
Р
п5
7
6
4
3
2
1
7 6 4
5
8
9
5
8
9
2 1 3
l
6-7
l
4-6
l
2-3
l
1-2
l
5-8
l
8-9
Рисунок 9.1 - Схема лабораторной установки для исследования тройника
Зная значения полных давлений в смежных сечениях и значения Rс, Rп, Rо,
можно определить полные давления в сечениях 3-3, 4-4 и 5-5:
;
;
Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 – Результаты измерений и расчетов коэффициентов местного
сопротивления тройника
. (9.7)
86
Коэффициенты местных
сопротивлений
(экспериментальные)
-
-
п
о
Коэффициенты местных
сопротивлений
(аналитические)
п
о
По полученным результатам выполнить следующее: сравнить полученные
опытным путём значения коэффициентов местных сопротивлений тройника
табличными.
Контрольные вопросы
1. Чем вызываются местные сопротивления.
2. Примеры местных сопротивлений.
3. Основные виды местных потерь давления
4. От каких параметров зависят потери давления.
5. Как определяется режим движения воздуха в воздуховоде.
6. От чего зависит коэффициент местного сопротивления при ламинарном
режиме движения.
7. От чего зависит коэффициент местного сопротивления при
турбулентном режиме движения.
и
о
с
п
8. Когда наступает автомодельность коэффициентов от числа Re
9. Приборы для определения потерь давления в местных сопротивлениях.
10. Что означает отрицательное значение в ответвлениях тройников.
11. Какие потери давления различают в тройниках.
87
10 Определение коэффициента местного сопротивления отвода
Цель работы: определение коэффициента местного сопротивления отвода
опытным путем.
Местные сопротивления вызываются фасонными частями, арматурой и другими
локальными элементами вентиляционных установок, в которых происходит
изменение величины или направления скорости движения воздуха. Примерами
местных сопротивлений могут служить расширение или сужение потока (диффузор,
конфузор), поворот потока (отводы), слияние и разделение потоков (тройники,
крестовины) и др.
В воздуховодах вентиляционных и пневмотранспортных установок потери на
преодоление местных сопротивлений обычно значительно больше потерь давления
на трение.
Потери давления на преодоление какого-либо местного сопротивления принято
оценивать в долях динамического давления и определять их по формуле
, (10.1)
где Рм – потери давления в местном сопротивлении, Па;
– коэффициент местного сопротивления;
Р
– динамическое давление, Па.
д
Коэффициенты местных сопротивлений находят, как правило, опытным путём;
таблицы значений этих коэффициентов содержатся во всех справочниках. Для
некоторых практически важных случаев значения коэффициентов местных
сопротивлений удалось получить также теоретическим путём.
Иногда местные потери давления выражают в виде эквивалентной длины lэ
прямого участка воздуховода, сопротивление трения которого по величине равно
рассматриваемым местным потерям давления, т.е. из условия:
э
д д (10.2)
или
88
э
. (10.3)
Коэффициент гидравлического трения , как известно, зависит от числа
Рейнольдса и относительной шероховатости, поэтому одному и тому же значению
соответствует в общем случае разная эквивалентная длина. Лишь в квадратичной
области сопротивления, когда f(Re), эквивалентная длина заданного местного
сопротивления постоянна.
Приведенные данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к
турбулентному движению с большими числами Рейнольдса, когда влияние вязкости
проявляет себя незначительно, что имеет место в системах вентиляции с
искусственным побуждением. При движении жидкости с малыми числами
Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от
геометрических характеристик каждого местного сопротивления, но и от числа
Рейнольдса.
В большинстве случаев с увеличением Re коэффициент местного
сопротивления уменьшается. Автомодельность (независимость) коэффициентов
от Re при резких перепадах наступает при Re 3000, а при плавных перепадах – при
Re 10000.
При очень малых числах Re жидкость течёт через местные сопротивления без
отрыва; потери давления обусловливаются непосредственным воздействием сил
вязкого трения, пропорциональным скорости потока в первой степени. С
увеличением числа Re наряду с потерями на трение возникают потери давления,
обусловленные отрывом потока и образованием вихрей (переходная область
сопротивления). При достаточно больших числах Re вихреобразование приобретает
основное значение, потери давления становятся пропорциональными квадрату
скорости, так как коэффициент перестаёт зависеть от числа Re и определяется
только геометрией потока (так называемая квадратичная, или автомодельная область
сопротивления).
Основные виды местных потерь давления можно условно разделить на
следующие группы:
89
– потери, связанные с изменением сечения потока (или его средней скорости).
Сюда относятся случаи внезапного расширения, сужения, а также постепенного
расширения и сужения потока;
– потери, вызванные изменением направления потока (различного рода колена,
отводы и т.д.);
– потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа
(диафрагмы, дроссель-клапаны и др.);
– потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием
двух потоков в один общий с помощью, например, тройников, крестовин, отверстий
в боковых стенках воздуховодов.
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на лабораторной установке, воздуховоды которой и
испытываемый отвод изображены на рисунке 10.1.
Для определения величины при работе отвода нужно опытным путём найти
значения полных давлений в сечениях 3, 4, разность полных давлений (Р3 - P4),
равную потере давления в отводе Ро.
Величина коэффициента определяется по формуле
о
о
(10.4)
д
Для измерения статических и динамических давлений на участках воздуховода
между сечениями 1-3 и 4-6 устанавливаются пневмометрические трубки и
присоединяются к микроманометрам по схеме, указанной на рисунке 10.1.
Пневмометрические трубки устанавливаются по оси воздуховодов в сечениях,
удалённых от местных сопротивлений на расстоянии, обеспечивающем
стабилизацию потока после местных сопротивлений.
Вследствие того, что в сечениях 3-3, 4-4, граничащих с местным
сопротивлением (изменение направления потока), измерить величину полных
давлений не представляется возможным, измерение полных давлений производится
соответственно в соседних сечениях 2-2 и 5-5. Для этой цели измеряются отдельно
значения полных и динамических давлений в указанных сечениях.
90
Для определения полных давлений в сечениях 3-3 и 4-4 опытным путём
находятся значения R для воздуховодов отвода по выражениям:
(10.6)
Рисунок 10.1 - Схема лабораторной установки для исследования отвода
Зная значения полных давлений в смежных сечениях и значения Ri, можно
определить полные давления в сечениях 3-3 и 4-4:
;
Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 10.1.
. (10.7)
91
Наименование измеряемых
и расчетных величин
Ед.
изм.
Результаты
Динамическое давление
Па
Р
д2, Рд5
Полное давление
Па
Р
п1, Рп2, Рп5, Рп6
Разность полных давлений
Па
Рп1 - Р
п2, Рп5
- Рп6
Расстояния
м
l
1-2, l2-3, l4-5, l5-6
Удельные потери давления
на трение
Па/м
R
1-2, R5-6
Полное давление
Па
Р
п3, Рп4
Коэффициенты местных
сопротивлений
(экспериментально)
-
о
Коэффициенты местных
сопротивлений
(аналитически)
-
о
Таблица 10.1 – Результаты измерений и расчетов коэффициента местного
сопротивления отвода
По полученным результатам выполнить следующее: сравнить полученные
опытным путём значения коэффициента местного сопротивления отвода о с
табличными.
Контрольные вопросы
1. Чем вызываются местные сопротивления.
2. Примеры местных сопротивлений.
3. Основные виды местных потерь давления
4. От каких параметров зависят потери давления.
5. Как определяется режим движения воздуха в воздуховоде.
6. От чего зависит коэффициент местного сопротивления при ламинарном
режиме движения.
7. От чего зависит коэффициент местного сопротивления при
турбулентном режиме движения.
8. Когда наступает автомодельность коэффициентов от Re
9. Приборы для определения потерь давления в местных сопротивлениях.
10. Виды давлений воздуха, возникающие при движении воздуха.
11. Определение давлений воздуха в воздуховодах.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]