4 Исследование истечения газов низкого давления через отверстия и насадки

4.1 Цель работы

Определение опытным путем коэффициентов расхода μ насадок различной формы при истечении газа.

4.2 Основные теоретические положения

Скорость изотермического потока газа, входящего вертикально через отверстия и насадки, можно определить из уравнения Бернулли:

, (4.1)

откуда

(4.2)

где 1 - индекс сечения до входа потока в насадку (отверстия);

2 - индекс выходного сечения насадки (отверстия);

р - избыточное пьезометрическое давление. Па;

w - скорость, м/с ;

ρ - плотность газа (воздуха) при действительных условиях, кг/м³;

μ - коэффициент расхода (скорости) ;

Δp_пот- потери давления на трения в насадке и на резком изменении скорости, Па.

Скорость w₂ определяется по известному расходу воздуха V₀, м³/ч:

w₂ = V₂ / (3600 F₂) (4.3)

где F₂ - площадь выходного отверстия насадки; для насадки №4 принимать меньшее сечение.

w₁ - скорость можно определить, используя закон сплошности:

, (4.4)

где F₁ – площадь поперечного сечения канала на входе, м².

Потери давления вычисляются по формуле:

(4.5)

где К – коэффициент сопротивления насадки.

4.3 Описание установки

Установка (рисунок 4.1) состоит из побудителя расхода 1, воздухопровода 2, ЛАТРа 3, успокоительной камеры 4, сменного -наконечника 5, жидкостного напоромера 6.

Наконечник 1 (рисунок 4.2) обеспечивает выход воздуха через отверстие в тонкой стенке (диафрагму), 2 - через цилиндрическую насадку с острыми кромками на входе, 3 - через ^.цилиндрическую насадку с - закругленными кромками на входе, 4 – через коническую расширяющуюся насадку (диффузор), 5 - через коническую сужающуюся насадку (конфузор).

Рисунок 4.1 - Схема лабораторной установки для исследования истечения воздуха через отверстия и насадки

Размеры наконечников указаны на рисунке 4.2. Коэффициенты сопротивления насадок равны К₁ = 0, К₂ = 0,2, К₃ = К₄ = K₅ = 0,1.

4.4 Порядок выполнения работы

После включения вентилятора с помощью ЛАТРа устанавливается определенный расход воздуха V, м³/ч, величина которого определяется по градуировочной шкале на ЛАТРе и записывается в журнал измерений.

В каждом опыте на всех насадках поочередно измеряется давление в камере (р₁).

Результаты измерений заносятся в таблицу 4.1.

1) 2)

3) 4)

5)

1 - диафрагма;

2 - цилиндрическая насадка с острыми кромками на входе;

3 - цилиндрическая насадка с закругленными кромками на входе;

4 - коническая расширяющаяся насадка (диффузор);

5 - коническая сужающаяся насадка (конфузор).

Рисунок 4.2 - Схемы насадок

Таблица 4.1 - Примерная форма журнала наблюдений.

Тип насадки	Опыт 1		Опыт 2		Опыт 3		Температура воздуха,°С
	p1, мм в.ст.	V, м3/ч	p1, мм в.ст.	V, м3/ч	p1, мм в.ст.	V, м3/ч
1 Диафрагма
2 Цилиндрическая с острыми кромками
3 Цилиндрическая с закругленными кромками
4 Диффузор
5 Конфузор

4.5 Обработка экспериментальных данных

Скорости газа w₁ и w₂ рассчитываются по формулам (4.3) и (4.4) , потери давления Р_пот - по формуле (4.5). Коэффициент расхода (скорости) рассчитывается по выражению (4.2).

Для каждого вида насадки рассчитать среднюю величину коэффициента расхода:

.

4.6 Указания к оформлению отчета

Отчет должен содержать цель работы, краткое теоретическое описание, схему установки, таблицы экспериментальных данных, расчеты коэффициентов расхода μ насадок различной формы при истечении воздуха, выводы по полученным результатам.