Параметри повітряного потоку і прилади для їх визначення

 

При вивченні руху повітряного потоку, параметри, які нас цікавлять, можуть бути визначені або безпосередньо, шляхом використання відповідних приладів, або побічно, використовуючи залежності між відомими величинами.

При русі повітря по повітроводам необхідно визначати температуру (t, ºC), густину (ρ, кг/м³), швидкість потоку(V, м/с), а також статичний (Р_ст, Па), швидкісний (Р_шв, Па), та повний тиски (Р_п, Па).

Температура потоку звичайно визначається шляхом безпосередніх вимірів. Густину повітря визначають або по таблицях, або за відомою формулою:

, кг/м³, (5.1)

де Р_ст, Р_шв та Р_п звичайно визначають за допомогою повітромірної (пневмометричної) трубки, з’єднаної шлангом з манометром.

Статичний тиск (Р_ст) це потенціальна енергія потоку, діюча по нормалі до стінок повітровода. При його вимірюванні за початок відліку приймають атмосферний (барометричний) тиск. Швидкісний або динамічний тиск (кінетична енергія потоку) - це той тиск, який необхідно надати нерухомому потоку для приведення його в рух зі швидкістю V.

Повний тиск є алгебраїчною сумою статичного та швидкісного тисків:

Р_п = Р_ст + Р_шв. (5.2)

Для нерухомого потоку: Р_п=Р_ст.

Швидкість потоку можна визначити прямим (при використанні належних приладів, наприклад, анемометрів) або опосередкованим шляхом з використанням манометру і повітромірної трубки. На практиці дуже часто швидкість повітря визначають опосередкованим шляхом за формулою:

; , м/с. (5.3)

Будова повітромірної трубки, мікроманометра ММН-250 та схема їх з’єднання для визначення Р_шв, Р_ст, Р_п наведені на рис. 5.1, 5.2, 5.3.

Повітромірна трубка (рис. 5.1) є приймачем статичного та повного тиску, що вимірюються у відповідній точці повітряного потоку. Вона складається з наконечника 1, державки 2 та двох штуцерів 3, котрі з’єднують резиновим шлангом зі штуцерами 10 та 11 мікроманометра. Наконечник являє собою циліндр з центральним каналом 4, сприймаючим повний тиск в точці виміру, та кільцевою щілиною 5, сприймаючою статичний тиск.

Рис. 5.1. Повітромірна трубка.

Похилий мікроманометр ММН-250 (рис. 5.2) змонтований на силуміновій плиті 1, що має два регулювальних гвинта 2 та два рівня 3, розміщених на її горизонтальній поверхні перпендикулярно один до одного. Робочою частиною приладу є розміщений на плиті 1 стальний штампований резервуар 4, прикріплений до плити 1 з допомогою невеликої стійки кронштейн з вимірювальною трубкою 5. На кришці резервуару є триходовий кран 6, заливальна пробка 7 та регулятор нульового положення 8.

Рис. 5.2. Мікроманометр ММН-250.

Нижній кінець вимірювальної трубки 5 через штуцер за допомогою гумової трубки з’єднується з резервуаром 4, а верхній її кінець з’єднується зі штуцером 9 триходового крану 6. Корпус триходового крану має також отвір та два штуцера 10 та 11. В поворотній пробці триходового крану є канали, розміщені таким чином, що при повороті її проти годинникової стрілки до упору резервуар 4 та вимірювальна трубка 5 з’єднується з атмосферою, а отвори штуцерів 10 та 11, до яких підключається повітромірна трубка, перекриваються. (При цьому положенні крану перевіряється нуль приладу). При повороті крану за годинниковою стрілкою до упору штуцер 10 з’єднується з резервуаром, а штуцер 11 з’єднується зі штуцером 9 та через нього з вимірювальною трубкою. При цьому отвір, що виходить в атмосферу у корпусі триходового крану, перекривається.

Вимірювальна трубка 5 влаштовується так, що нульова точка її шкали співпадає з віссю обертання кронштейна. Шкала вимірювальної трубки має довжину 250 мм. Кожна її поділка відповідає 1 мм.

Перед виконанням вимірів до штуцерів 10 та 11 з допомогою резинових шланг підключають повітромірну трубку (див. рис. 5.1), а сам мікроманометр розміщують на рівній горизонтальній поверхні та встановлюють кронштейн з вимірювальною трубкою на потрібний кут нахилу. Для цього до плити 1 прикріплена дуга 12, яка має п’ять отворів з цифрами 0,8; 0,6; 0,4; 0,3; 0,2; котрі відповідають поправковому коефіцієнту К для кожного положення трубки мікроманометра. Після цього з допомогою регулювальних гвинтів 2 прилад встановлюють горизонтально згідно з показаннями рівнів 3. Повернув пробку триходового крану проти годинникової стрілки та прокручуючи регулятор нульового положення 8, досягають положення нижньої частини рідини, що заповняє резервуар, на нулі шкали вимірювальної трубки. Прокрутивши пробку триходового крану за ходом годинникової стрілки до упору, приводимо мікроманометр в робочий стан.

На рис. 4.3 показана схема під’єднання повітромірної трубки до рідинного манометру при вимірюванні тисків на всмоктувальній та нагнітальній гілках повітроводу.

З’єднувати їх треба так, щоб стовпчик рідини у скляній трубці манометра підіймався вгору при введенні повітромірної трубки в потік. При цьому потрібно пам’ятати, що у гілці повітроводу, де є розрідження (на всмоктувальному боці вентилятора) статичний та повний тиск мають від’ємний знак. Причому > , тоді:

. (5.4)

Тим самим підтверджується що Р_шв додатне.

Тиск, заміряний по мікроманометру типу ММН, визначається за формулою:

, Па, (5.5)

де Н - відлік за шкалою приладу при виміряному тиску, мм.; - синус кута нахилу трубки манометра; К - поправковий коефіцієнт для кожного положення трубки мікроманометра (значення К нанесені на дузі прибору); К₁ - тарувальний коефіцієнт повітромірної трубки, К₁ =1.

 

Рис. 5.3. Схема з’єднання мікроманометра і пневмометричної трубки.

Для вимірювання надлишкового, вакуумметричного і диференціального тиску повітря можна використовувати мановакуумметр цифровий МЦ-1-10 (рис. 4.4). Діапазон вимірювань приладу складає від –10 до +10 кПа для надлишкового і вакуумметричного тисків і від 0 до 10 кПа для диференціального тиску.

Порядок роботи з МЦ-1-10 такий:

1. Не підключаючи мановакуумметр до газової магістралі, ввімкнути живлення, утримуючи кнопку «Вкл/Откл» 6 протягом однієї секунди;

2. На індикаторі 7 виводиться межа вимірювань Р10 і мановакуумметр переходить в режим вимірювання тиску;

3. Перед початком вимірювань необхідно провести перевірку установлення нуля. Не підключаючи мановакуумметр до газової магістралі утримувати кнопку «Нуль» 4 протягом двох секунд. На екрані з’явиться повідомлення «Null» протягом п’яти секунд. Після цього на екрані виводиться нуль. По закінченні встановлення нуля мановакуумметр автоматично переходить в режим вимірювання тиску. При вимкненні приладу в пам’яті зберігається заміряне нульове значення;

Рис. 5.4. Мановакуумметр цифровий МЦ-1-10.

4. Під’єднати гумову трубку до штуцера «+» 9 для вимірювання надлишкового тиску або до штуцера «–» 8 для вимірювання вакуумметричного тиску. При вимірюванні диференціального тиску використовуються два штуцера. В даному випадку слід контролювати знак вимірювання і в разі появи знака мінус або чотирьох мінусів (----) необхідно поміняти місцями трубки, підключені до штуцерів.

5. Виключення мановакуумметру виконується наступним чином. Натиснути кнопку «Вкл/Откл» 6 протягом однієї секунди, на екрані з’явиться надпис OFF, після чого кнопку відпустити. Від’єднати мановакуумметр від джерела тиску, при цьому необхідно слідкувати, щоб тиск в системі дорівнював атмосферному. Від’єднати гумові трубки від мановакуумметра, скласти прилад у чохол.

В мановакуумметрі є такі додаткові функції:

1. Фіксація – кнопка 1, фіксує виміряне значення в момент натискання, а також виводить мінімальне і максимальне значення тиску;

2. Усереднення – кнопка 2, обраховує середнє арифметичне 10 вимірів тиску за 10 секунд;

3. Контроль – кнопка 5, використовується для індикації значення напруги живлення;

4. Підсвічування – кнопка 3, призначена для підсвічування екрану в темний час доби.