4.2 Схема й опис експериментальної установки

Установка, схема якої показана на малюнку 4.1, складається з вентилятора 1, металевої труби 2 зі змінним діаметром. Внутрішній діаметр труби 2 на початку d₁ = 16 мм. Труба має розширення 4, внутрішній діаметр якого d₂ = 40 мм. Діаметр вихідної частини труби дорівнює d₃ = 25 мм. На трубі змонтовані шість патрубків 3 для добору статичного тиску і виміру його за допомогою U-образних манометрів 5.

Між першим і другим патрубками розташована ділянка I (плавний поворот), між другим і третім - ділянка II (пряма ділянка, без місцевих опорів); між третім і четвертим - ділянка III (різкий поворот); між четвертим і п'ятим - ділянка IV (раптове розширення); між п'ятим і шостим - ділянка V (раптове звуження). Довжина прямої ділянки складає 650 мм (l = 0,65 м).

4.3 Прилади й устаткування

При виконанні роботи використовують: вентилятор продуктивністю V=9,510^-3 м³/с (продуктивність може задаватися викладачем); U-образні манометри (6 шт.); барометр; термометр.

Малюнок 4.1 - Схема установки для визначення втрат енергії при русі газу по трубах

4.4 Порядок виконання роботи

Лабораторну роботу необхідно виконувати в такій послідовності:

• підключити вентилятор 1 до трубопроводу 2;

• переконатися, що вихідний кінець трубопроводу відкритий;

• уключити вентилятор 1;

• вимірити статичний тиск на всіх ділянках U-образними манометрами;

• виконати розрахунки швидкостей, динамічних тисків і коефіцієнтів місцевих опорів.

4.5 Запис результатів дослідів

Перед початком дослідів необхідно підготувати таблицю 4.1, у яку треба занести результати вимірів статичних тисків.

Таблиця 4.1 - Результати вимірів і розрахунків при температурі навколишнього повітря t_в=____С і барометричному тиску Р_б =____ кПа.

Найменування параметрів	Позна- чення	Одиниця	Крапка виміру
			1	2	3	4	5	6
Статичний тиск	Рст	мм вод.ст.
		Па
Швидкість потоку	W	м/с
Динамічний тиск	Рд	мм вод.ст.
		Па

4.6 Обробка результатів розрахунку

4.6.1 По формулі (4.4) розраховують щільність повітря _t при температурі навколишнього повітря t_в і барометричному тиску Р_б.

4.6.2 У зв'язку з тим, що лабораторна установка складається з труб трьох різних діаметрів, швидкості руху потоку будуть різні. Їх розраховують по наступній формулі, м/с:

, (4.11)

де V - секундна кількість повітря (продуктивність вентилятора), м³/с;

F - площа перетину каналу, м²;

d - діаметр повітропроводу в перетині, де виміряється статичний тиск, м.

4.6.3 По формулі (4.2) розраховують три динамічні тиски в цих же перетинах. Результати розрахунків заносять у таблицю 4.1.

4.6.4 Розраховують коефіцієнти втрат. На ділянках 1-3 перепад статичних тисків дорівнює перепадові повних тисків, тому що на цих ділянках динамічний тиск не змінюється.

4.6.4.1 Плавний поворот.

Перепад Р₁ = Р_ст1 - Р_ст2 виражає втрати енергії на плавному повороті. Коефіцієнт утрат на ділянці I складає:

. (4.12)

4.6.4.2 Пряма ділянка.

На прямій ділянці II визначають коефіцієнт опору тертя:

(4.13)

4.6.4.3 Різкий поворот.

На ділянці III визначають коефіцієнт утрат при різкому повороті на 90 :

(4.14)

4.6.4.4 Розширення потоку.

На ділянках де змінюється не тільки статистичний, але і динамічний тиск (у результаті зміни прохідного перетину трубопроводу), загублений тиск необхідно розрахувати по зміні не статичного, а повного тиску Р_пол.

При зміні площі перетину трубопроводу для розрахунку втрат беруть динамічний тиск до місцевого опору.

Р_пол4=Р_ст4+Р_д4;

Р_пол5=Р_ст5+Р_д5;

Р₄=Р_пол4-Р_пол5;

Коефіцієнт утрат на ділянці IV, розширення потоку:

. (4.15)

4.6.4.5 Звуження потоку

Коефіцієнт утрат при раптовому звуженні потоку визначають аналогічно розрахункам на ділянці V, розширення потоку:

_(4.16)

Динамічний тиск Р_д5 визначають для трубопроводу діаметром d₅ (менші перетини), а DР₅ – по зміні повного тиску від крапки виміру 5 до крапки виміру 6. Результати розрахунків і значення коефіцієнтів місцевих опорів по довідковим даним (додаток В и розрахунку коефіцієнта опору тертя для прямої ділянки) заносять у таблицю 4.2.

Таблиця 4.2 - Значення коефіцієнтів опорів

Коефіцієнт опору	Вид опору
	Плавний поворот	Пряма ділянка	Різкий поворот	Розширення	Звуження
	К1	x	К3	К4	К5
За даними досвіду
По довідковим даним