ТОП 10:

СТАТИЧЕСКОГО И СКОРОСТНОГО ДАВЛЕНИЙ



Цель работы: – ознакомить с аппаратурой, применяемой при аэродинамическом эксперименте, и основными приемами измерения параметров воздушного потока.

Приборы для измерения отдельных параметров воздушного потока состоят из собственно приемника давления или скорости, измерителя и линии связи между ними.

Микроманометры

Измерителями давления служат жидкостные манометры и микроманометры. В рудничной вентиляции широкое распространение получили U-образные жидкостные манометры и микроманометры типа ММН.

U-образный жидкостный манометр (рис. 5.1)

 

Рисунок 5.1 – U-образный жидкостный манометр

изготовлен из стеклянной U-образной трубки, которая заполнена до середины жидкостью – водой или спиртом.

К одному и второму коленам трубки подводят даления . Вес столба жидкости манометра, изображенного на (рис. 5.1), уравновесит перепад давления

 

ж = ΔР = Р1 - Р2 (5.1)

 

Сделав отсчет по одному и второму коленам, получаем искомую разность давлений.

Жидкостный манометр, у которого диаметры трубок правого и левого колен сильно отличаются друг от друга, представлен на (рис.5.2).

 

 

Рисунок 5.2 – Жидкостный манометр с уширенным коленом

 

В таких приборах, нашедших широкое применение, необходимо сделать только один отсчет при измерении разности давления.

Наибольшее распространение при экспериментальных работах в рудничной аэродинамике получили микроманометры.

Жидкостный микроманометр, изображенный на (рис. 5.3), состоит из двух колен, одно из которых имеет изменяемый в определенных пределах наклон и значительно меньший диаметр. Как видно из (рис. 5.3), к широкому сосуду подведено большее давление, а меньшее – к подвижной измерительной трубке малого диаметра.

 

 

Рисунок 5.3 – Схема микроманометра

 

Обозначим площадь поперечного сечения измерительной трубки через f, а поперечное сечение сосуда – через F. Под действием разности давлений hγж = ΔР = Р1 - Р2 ( где Р12 и γж – удельный вес жидкости) уровень жидкости в трубке повысится на величину α от нулевого положения, а в широком сосуде уровень жидкости опустится на величину h0 от начального (нулевого) положения, при этом объем жидкости, равный h0F, перетечет в трубку и будет равен объему αf, т. е.

 

h0F = αf (5.2)

 

Разность уровней в коленах будет равна:

 

h = h0 + h1 (5.3)

 

где h0 – вертикальная высота опускания жидкости в широком сосуде;

h1 – вертикальная высота подъема жидкости в измерительной трубке.

 

Но h1 = α sinφ, (5.4)

и (5.5)

 

Подставив вместо h1 и h0 их значения в предыдущее уравнение, получим:

(5.6)

 

Следовательно, искомая разность давлений

 

(5.7)

 

Отсюда видно, что увеличение «масштаба» измерения есть отношение отсчитываемой на шкале прибора величины α к вертикальной высоте столба жидкости, уравновешивающей измеряемую разность давлений,

(5.8)

Чувствительность прибора будет тем больше, чем меньше отношение и чем меньше угол наклона φ. Отношение принимают меньше 0,01 при диаметре трубки 1,5—2 мм и более; наклон трубки обычно принимают sinφ = 0,1 и более.

Микроманометр типа ММН

Общий вид прибора показан на (рис. 5.4, а).

а)

б)

Рисунок 5.4 – Микроманометр ММН

На силуминовой плите 1 укреплен стальной штампованный резервуар 2. Сверху резервуар герметически закрыт крышкой на резиновой прокладке. На крышке укреплены трехходовой кран 3, заливочная пробка 4 и регулятор нулевого положения мениска 5, служащий для подгонки мениска спирта в измерительной трубке к нулевой риске шкалы. При помощи небольшой стойки к плите 1 крепится кронштейн с измерительной трубкой 6. Нижняя часть измерительной трубки через штуцер при помощи эластичной резиновой трубки сообщается с резервуаром 2, а верхний ее конец сообщается с трехходовым краном 3. Измерительная трубка 6 установлена так, что нулевая точка ее шкалы совпадает с осью вращения кронштейна.

Шкала измерительной трубки имеет длину 250 мм, и каждое деление ее соответствует 1 мм.

Для установки кронштейна с измерительной трубкой на требуемый угол наклона к плите 1 прикреплена дуга 7, имеющая пять отверстий с цифрами: 0,8; 0,6; 0,4; 0,3 и 0,2, обозначающими постоянный множитель прибора К.

Для установки микроманометра в строго горизонтальное положение на плите 1 установлены два уровня 8 с цилиндрическими ампулами. Заполнение прибора спиртом производится через отверстие в крышке, закрываемое пробкой 4, а опорожнение – полное или частичное – через сливной кран, который укреплен на отводе в нижней части резервуара.

Каналы в трехходовом кране расположены таким образом, что при повороте его против часовой стрелки до упора резервуар и измерительная трубка сообщаются с атмосферой, а отверстия к штуцерам 1 и 3 перекрываются (рис. 5.4, б); при этом положении крана проверяется нуль прибора. При повороте крана по часовой стрелке до упора штуцер 3 сообщается с резервуаром, а штуцер 2 сообщается со штуцером 1 и через него с измерительной трубкой, при этом ведущее в атмосферу отверстие перекрывается.

При измерении прибором разряжений резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер 2, а при измерении давлений – на штуцер 3.

При измерении прибором перепада плюсовая трубка надевается на штуцер 3, а минусовая – на штуцер 2.

При работе с микроманометром необходимо произвести следующее:

1) установить прибор при помощи регулировочных винтов в строго горизонтальном положении;

2) установить кронштейн с измерительной трубкой в крайнее верхнее положение под наклоном 0,8;

3) повернуть пробку трехходового крана против часовой стрелки до упора и через заливочную пробку залить микроманометр этиловым спиртом (с плотностью 0,8095 г/см3) так, чтобы уровень его в измерительной трубке установился приблизительно против нулевого деления, затем завернуть пробку до отказа. Для четкой видимости мениска этиловый спирт должен быть окрашен метиловым красным красителем «метилрот», консистенция красителя в спирте 0,05 г/л;

4) надеть на штуцер трехходового крана отрезок резиновой трубки и, поставив кран (путем поворота его по часовой стрелке до упора) в рабочее положение, поднять путем подсоса уровень спирта в измерительной трубке примерно до конца шкалы и убедиться в отсутствии воздушных пробок в столбике спирта. В случае обнаружения воздушных пробок таковые необходимо удалить, выдув их вместе со спиртом в резервуар;

5) повернуть кран против часовой стрелки до упора, переставить кронштейн с измерительной трубкой на требуемый угол наклона и при помощи регулировочного барабана окончательно скорректировать нуль;

6) соединить прибор с объектом измерения и проверить уровень; повернуть кран по часовой стрелке до упора и сделать отсчеты. Во время работы необходимо периодически проверять нуль прибора, а также следить за положением прибора по уровням.

Включение прибора для измерений должно производиться таким образом, чтобы абсолютное давление над спиртом в резервуаре было больше, чем в измерительной трубке. При этом условии уровень спирта в измерительной трубке будет подниматься, а в резервуаре опускаться.

Для прибора установлены следующие значения «постоянной прибора» К: 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 и 0,8. Эти значения К, как указано выше, нанесены на дуге прибора 7. Так как длина шкалы измерительной трубки равна 250 мм, то пределы измерения при указанных наклонах составляют соответственно 50, 75, 100, 150 и 200 мм вод. ст.

Погрешность показаний микроманометра обычно не превышает ±0,5 – 1,0% от соответствующих верхних пределов измерений.

Погрешность прибора от изменения плотности спирта под влиянием температуры и крепости спирта учитывается поправочным коэффициентом П, который дается в таблице, прилагаемой к прибору.

Истинные показания прибора определяются по формуле:

 

hи = К·П·h, мм вод. ст. (5.9)

 

где h – отсчет по шкале прибора, мм.

 

Приемники давления

Измерение давления или скорости потока требует наличия двух приборов: микроманометра и насадки (приемника воздушного давления), которая помещается в поток.

К приемникам давления или скорости, устанавливаемым в поток, при аэродинамических исследованиях предъявляются определенныетребования:

а) измеряемый параметр (давление или скорость) должен определяться с минимальными погрешностями;

б) приемник должен быть малочувствителен к скосу потока,если он не предназначен для измерения направления скорости;

в) приемник должен правильно осреднять (во времени) значение параметра, иметь малые габариты и не изменять характерпотока;

г) незначительные отклонения от рекомендуемой формы приемника не должны оказывать заметного влияния на точность измерения;

д) числовое значение коэффициента приемника должно бытьпостоянным в широком диапазоне скоростей потока.

При определении скорости потока и давления микроманометром и резиновой трубкой, конец которой помещают в поток срезом шланга против потока или по потоку или, наконец, срезом параллельно к линиям тока, будут получены значения завышенные или заниженные. Это происходит потому, что шланг, помещенный в поток, искажает поле потока и вносит погрешности при измерении давлений и скорости.

Рассмотрим приемники статического давления. Статическим давлением называется давление, которое воспринимает тело, помещенное в поток и перемещающееся со скоростью потока параллельно ему.

Приемник статического давления называется статической трубкой, статическим насадком или зондом. Статическая трубка состоит из пустотелой цилиндрической трубки диаметром d, снабженной обтекаемым закрытым носком (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 – Статический зонд

 

Эта трубка присоединена ко второй трубке-державке под прямым углом. Приемная трубка на расстоянии 11 ≥ 3d имеет ряд отверстий, через которые давление передается к микроманометру. Расстояние от приемных отверстий до державки 12 ≥ 8d. Отклонение зонда от направления потока ± 80 не влияет на его показания.







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-25; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.226.243.36 (0.006 с.)