Порядок виконання роботи

Перед початком роботи установку необхідно оглянути. На ній не повинно бути ніяких ушкоджень. Необхідно перевірити заземлення. Органи управління розташованих на стійках лабораторної установки датчиків витрат і тиску по-винні знаходитися у вихідному положенні.

1. Пуск установки здійснюється автоматичним вимикачем "Мережа", роз-ташованим на лівій стійці установки, після чого повинна включитиcя лампа "Мережа".

2. Включення агрегату відкачування повітря відбувається за допомогою тумблера "Агрегат".

3. Далі треба відкрити вентиль 7 на трубопроводі робочого пристрою. По-ставити кран-перемикач 5 у положення 1, яке відповідає відбору імпульсу тиску перед соплом, що звужується.

4. Включити тумблер "Вкл." на панелі датчиків витрати повітря і тиску. Регулювання витрат повітря виконується вентилем 7 шляхом плавного його обертання в ту чи іншу сторону.

5. Покази приладів у кожнім досліді знімаються після настання сталого режиму роботи вакуум-насоса і заносяться до табл.7.1.

Таблиця 7.1

Журнал спостережень

№№ дос- ліду	Баромет-ричний тиск, В, Па	t,°С	Дійсна масо-ва витрата повiтря, М, кг/c	Абсолютний тиск повітря
				перед соплом, Р1, Па	в критичному перетині Р2, Па	після сопла, Р3, Па
1	2	3	4	5	6		7

Обробка результатів досліду

Абсолютний тиск повітря перед соплом Р₁, у критичному перетині Р₂ і після сопла Р₃ обчислюють за такими формулами:

Р₁ = В + Р₁; Р₂ = В + Р₂; Р₃ = В + Р₃.

Питомий об’єм повітря і його густина перед соплом знаходяться з харак-теристичного рівняння: ₁ = ; r₁= 1/ n₁.

Визначення теоретичної витрати повітря через сопло виконується при припущенні, що витікання повітря із сопла є адіабатичним процесом, а почат-кова швидкість повітря перед соплом дорівнює 0. Якщо величина відношення тиску за соплом і тиску перед соплом Р3/Р1 не перевищує або дорівнює критич-ному значенню, що для повітря складає 0,528, то на виходi із сопла встановлю-ється критичний режим, коли швидкість течії дорівнює швидкості звуку, а вит-рата досягає своєї максимальної величини. У цьому випадку витрата (кг/с) об-числюється за формулою: (7.1)

де F_min - площа перетину на виході із сопла ( мінімальна площа), м².

Якщо Р3/Р1 > 0,528, то швидкiсть на виході із сопла, що звужується, до-звукова, а теоретична витрата обчислюється за формулою:

(7.2)

де К- показник адіабати. Для повітря К=1,4.

Відношення дійсної витрати повітря через сопло до теоретичної назива-ється коефіцієнтом витрат:

j_р= М_д / М_т (7.3)

Коефіцієнт витрат j_р завжди менший одиниці внаслідок існування при-кордонного шару на стінках сопла, рух якого різко відрізняється від руху ядра потоку.

Отримані дані зображуються у вигляді графічних залежностей. На одно-му графіку зображуються дійсні витрати М_д і теоретичні витрати М_т повітря від величини відношення тисків у соплі Р3/Р1 у вигляді

М_д = f (Р3/Р1) і М_т = f (Р3/Р1).

Теоретична швидкість течiї повітря із сопла, що звужується, у залежності від величини відношення тисків Р₃/ Р₁ визначається за такими рівняннями:

а) якщо Р3/Р1 0,528 - на виходi установлюється критична швидкість і ви-раз для визначення швидкості має вигляд :

м/с.

б) якщо Р3/ Р1 > 0,528, то у вихiдному перерiзі сопла встановлюється до-критична швидкість, яка визначається за формулою:

м/с

Результати розрахунків заносяться до табл. 7.2.

Таблиця 7.2

№№ досліду	Р1, Па	Р2, Па	Р3, Па	Мд, кг/с	Мт, кг/с	Р3/Р1	jр	W, м/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Контрольнi питання

1. Як визначаються витрати і швидкість повітря на виході із сопла?

2. Який тип сопла потрібно прийняти для одержання дозвукової чи надзвукової швидкості?

3. При якому відношенні тисків перед і після сопла повинні працювати дозвуковi і надзвукові сопла?

4. Чим викликане зменшення дійсних витрат в порівнянні з теоретичними при витіканні газу через сопло?

Лабораторна робота № 8

ДОСЛIДЖЕННЯ НАГРIВУ ЗРАЗКIВ I ТЕПЛООБМIНУ

В ЕЛЕКТРИЧНIЙ МУФЕЛЬНIЙ ПЕЧI

Теплообмiн мiж двома твердими тiлами, роздiленими промiннопрозорим середовищем, проходить, головним чином, випромiнюванням i описується рів-нянням, Вт/м²:

q = (8.1.)

де q - тепловий потік, Вт/м ;

C_пр – зведений коефiцiєнт випромінювання, Вт/(м ·К)⁴;

Т_пiч - температура печi, K;

Т_зр - середня температура зразка в iнтервалі температур, К.

Зведений коефiцєнт випромiнювання пiдраховують згiдно з рiвнян-ням, Вт/(м ·К⁴);

, (8.2.)

де eзр, eкл - вiдповiдно ступенi чорноти поверхні зразка, яка дорiвнює 0.85, i футеровки, яка дорiвнює 0.9;

F_зр, F_кл - площа поверхні нагріву відповідно зразка i футерівки печі, м .

Теплообмiн можна розрахувати по, так званій, конвекцiйнiй формулi:

q = a (t_пiч - t_зр), Вт/м² , (8.3.)

де a - сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м ·К);

tпiч - температура печі, °C;

tзр - середня температура зразка, °C.

Методика визначення i розрахунку параметрiв

теплообмiну в печi

Нагрiв зразкiв проводиться в електричнiй муфельнiй печi лабораторного типу (рис. 8.1). Випромiнюючими поверхнями печi є стiнки муфеля 1. Тiлами, що нагрiваються, є цилiндричнi зразки 2 дiаметром 60 мм i довжиною 210 мм, виробленi з шамотної маси.

Температуру зразкiв i печi вимiрюють за допомогою хромель-алюмелевих термопар, встановлених на осi 3 i на поверхнi зразка 4,5, на поді 6 i на склепiннi печі 7.

Порядок виконання роботи

Зразок розташовують в печi на дротянiй пiдставцi i нагрiвають при по-стiйнiй температурi печi (tпiч = соnst), яка пiдтримується за допомогою реостату i автоматичного перiодичного вмикання i вимикання нагрiвачiв. Пiч треба ро-зiгрiти до температури 650-800°С, потiм швидко завантажити зразок з вмонто-ваними термопарами i вимiряти температуру печi i зразка. За постiйну темпера-туру приймають температуру, яка встановлюється пiсля завантаження зразка у пiч.

Початок вiдлiку часу вести з моменту повного завантаження зразків в піч. Температуру в зразках вимiрюють спочатку 10 разiв через 1 хвилину, а потiм через 3 хвилини доти, доки рiзниця температур мiж поверхнею і центром не до-сягне 30°С. Результати вимiрiв заносять в журнал дослiджень (табл. 8.1).

Таблиця 8.1.