Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Наиболее распространенным в настоящее время методом определения скорости потока является способ, связанный с применением насадка, называемого приемником воздушного давления ПВД.
Приемник давления (насадок) представляет собой сочетание трубки полного напора и приемника статического давления (рисунок 2.4). Этот прибор регистрирует разницу между полным напором, воспринимаемым отверстием трубки полного напора насадка, и статическим давлением, воспринимаемым статическими отверстиями насадка.
|
|
Рисунок 2.4 – Схема приемника воздушного давления ПВД (трубки, насадка)
Величина статического давления потока Рст связана с величиной скоростного напора для несжимаемой среды уравнением Бернулли
. (2.14)
Картину обтекания насадка можно схематически представить следующим образом. Струйки потока вблизи насадка искривляются, и сам поток разветвляется. В месте разветвления потока скорость сильно уменьшается и перед насадком как бы образуется застойная область с крайне медленным течением. Если взять достаточно тонкую, по сравнению с размерами головки насадка, струю, подходящую по оси насадка к месту разветвления потока, то можно приближенно принять, что жидкость струи в застойной области почти не двигается, т.е. U=0, а давление быстро возрастает и в критической точке доходит до величины полного давления Pполн.. В точках, находящихся недалеко от критической, давление резко падает от величины Рполн. до Рст. и по направлению потока тоже наблюдается понижение давления, а затем по мере дальнейшего удаления от передней кромки насадка опять повышается, асимптотически приближаясь к статическому. Нетрудно найти на поверхности трубки место, в котором давление будет равно статическому. Отверстия для приема статического давления на боковой поверхности трубки удобно сделать именно в этом месте.
Если отверстие полного напора насадка соединить с одним коленом микроманометра, а отверстие статического давления – с другим, то микроманометр покажет непосредственно разность давлений.
. (2.15)
Таким образом, динамическое давление, или скоростной напор, окажется при помощи системы насадок – микроманометр приближенно измеренным.
Скорость потока вычисляют по формуле
. (2.16)
При измерении скорости потока следует вести тщательный учет температуры и давления воздуха.
Плотность воздуха , кгс·с2/м4, определяют по формуле
, (2.17)
где Ра – атмосферное давление, мм рт. ст.;
Т – температура окружающего воздуха, К.
Подставив значение ρ в формулу (2.16), получим
. (2.18)
Отсюда видно, что, определив величины скоростного напора q, атмосферного давления Ра и температуры t, можно вычислить значение скорости в м/с.
Если в формулу (2.16), определяющую величину скорости U, подставить вместо скоростного напора q измеренную разность полного и статического давлений Рполн.-Рст., то получим приближенную расчетную формулу
. (2.19)
В действительности передаем в широкое колено микроманометра не полное давление Рполн., которое имеется только в критической точке, а некоторое среднее давление потока, имеющее место на поверхности переднего отверстия насадка, так как это отверстие, как бы мало оно ни было, практически занимает всегда некоторую коническую площадь и не является точкой.
Кроме того, статическое давление измеряется при помощи насадка неточно и, как легко видеть, не в той же точке, где измеряется полное давление. Может оказаться, что даже в свободном потоке статическое давление в двух точках, расстояние между которыми равно расстоянию между отверстиями насадка, неодинаково.
Следовательно, разность давлений Рполн.-Рст., которая передается на микроманометр, зависит от формы и размеров насадка и не равна разности между полным и статическим давлением потока в одной и той же точке. Кроме того, разность давлений зависит от характера потока, в котором помещен насадок.
Чтобы учесть поправку, вводится коэффициент x, называемый коэффициентом насадка, тогда
. (2.20)
По данным опыта ξ колеблется в пределах от 1,01 до 1,04. Разность давлений Рполн.-Рст. через высоту вертикального столба микроманометра будем иметь
, (2.21)
где γв. – вес единицы объема воздуха при Ра =760мм рт.ст. и t =15 C°;
γж. – вес единицы объема жидкости при тех же условиях.
Воспользовавшись зависимостью между (Рполн.-Рст.) и (h-h0), и приняв γ = γж., получим новое выражение для скорости потока
. (2.22)
Но выражение (2.21) не учитывает индивидуальных особенностей потока в конической трубе и микроманометра, кроме того, оно верно только для микроманометра с вертикальной трубкой.
Для подсчета скоростей невозмущенного потока в сечении трубы при условии, когда труба микроманометра наклонена под углом j, т.е. hн=h-h0=(a-a0)sinφ, введем в формулу коэффициент микроманометра К и коэффициент поля трубы m.
Тогда формула примет вид
. (2.23)
Для того чтобы определить необходимую и возможную точность отсчетов по микроманометру, можно написать
. (2.24)
Если микроманометр наполнен спиртом, то вес единицы объема его при t0=15°C равен γж=γ≈0,8 кг/дм³, вес же единицы объема воздуха при нормальных условиях γ в =0,001225 кг/дм³. Их отношение равно
.
Выражая h-h0 в мм, т.е. в единицах отсчета этой величины, получим скорость U, м/с,
. (2.25)
Таким образом, разность высот в 1 мм спиртового столба соответствует скорости воздушного потока 3,57 м/с.
Если принять во внимание, что насадки достаточно надежно воспринимают скорость воздушного потока при , то нижний предел скорости потока, при которой можно проводить измерения насадком, будет определяться
; (2.26)
; ; ,
где f – площадь отверстия стеклянной трубочки;
F – площадь поверхности жидкости, находящейся в бачке.
|
Рисунок 2.5 – К методу определения скорости движения воздушного потока
в аэродинамической трубе приемником давления
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 759 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!