Міністерство освіти І науки України icon

Міністерство освіти І науки України




Скачати 137.54 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки України
Дата04.07.2012
Розмір137.54 Kb.
ТипДокументи

Міністерство освіти і науки України

Харківська національна академія міського господарства




Д.О. Шушляков




Методичні вказівки



ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З КУРСУ


«ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА РІДИН І ГАЗІВ»


(для студентів 2 курсу денної форми навчання будівельних напрямів

6.092100 Міське будівництво і господарство, 6.092100 Технічне обслуговування, ремонт та реконструкція будівель, 6.092100 Промислове та цивільне будівництво, 6.092100 Охорона праці в будівництві)


^

Харків – ХНАМГ – 2008

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «технічна механіка рідин і газів» (для студентів 2 курсу денної форми навчання будівельних напрямів 6.092100 Міське будівництво і господарство, 6.092100 Технічне обслуговування, ремонт та реконструкція будівель, 6.092100 Промислове та цивільне будівництво, 6.092100 Охорона праці в будівництві) Укл.: Шушляков Д.О. – Харків: ХНАМГ, 2008. – 18с.




Укладач: Д.О. Шушляков


Рецензент: В.І. Абєлєшєв


Рекомендовано кафедрою ТХП, протокол № 6 від "05" березня 2008 р.





^ Лабораторна робота № 1

Прилади для вимірювання тиску

Мета роботи: ознайомитися з основними одиницями вимірювання тиску і з будовою мікроманометра ММН-2400, "U"-подібного манометра та пневмометричної трубки.


Тиск – сила, що діє на одиницю площі поверхні. Тиск у системі СІ вимірюється в Н/м2 або Па (1Н/м2=1Па). Може зустрітися інша розмірність (в інших системах вимірювання): кгс/м2, мм вод. ст., мм рт. ст. і інше (табл. 1).


Таблиця 1 – Зв'язок одиниць тиску в системі СІ з іншими системами

вимірювання

Одиниці

тиску

Па

бар

кгс/м2

кгс/см2

мм рт. ст.

мм вод. ст.

Па

1

10-5

0,1

~10-5

0,0075

~0,1

бар

105

1

~104

~1

~750

~10200

кгс/м2

~10

~10-4

1

~10-4

0,0735

~1

кгс/см2

~105

~1

104

1

~735

104

мм рт. ст.

133,3

1,33*10-3

~13,6

1,36*10-3

1

13,6

мм вод. ст.

~10

10-4

~1

10-4

0,0735

1


Повний тиск рухомого потоку повітря Рп прийнято розділяти на дві складові – динамічний Рд й статичний Рст тиск. Таким чином,

. (1)

Мікроманометр багатомежовий з похилою трубкою ММН-2400 призначений для вимірювання надмірного і вакууметричного тиску і різниці тиску в системах вентиляції і кондиціювання повітря.

Принцип дії мікроманометра заснований на компенсації тиску гідростатичним стовпчиком рідини.

Будову мікроманометра показано на рис. 1. На плиті 21 закріплено резервуар 22, герметично закритий кришкою 16. На ній розташовані:





Рис. 1 – Конструкція мікроманометра ММН-2400

триходовий кран 17; пробка 18, що закриває отвір для залиття робочої рідини; і регулятор нульового положення меніска 19, що служить для установки меніска спирту у вимірювальній трубці проти нульової позначки шкали. До стояка 14 плити 21 корпусною віссю закріпляють кронштейн 6 з колодками 12 і 1, які з'єднані скляною вимірювальною трубкою 5, забезпеченою захисним кожухом 4. Кінці вимірювальної трубки 5 входять в отвори колодок 12 і 1 і ущільнені в них гумовими кільцями і затискними штуцерами. Ліва колодка з'єднана гумовою трубкою 13 з резервуаром 22, а права – з триходовим краном 17. Вимірювальну трубку 5 встановлюють так, що геометрична вісь обертання кронштейна 6 проходить через нуль шкали.

Для установки кронштейна з вимірювальною трубкою на необхідний кут нахилу до плити 21 прикріплена дуга 20 з п'ятьма отворами. Біля кожного отвору дуги 20 написані числа від 0,2 до 0,8, що є коефіцієнтом к мікроманометра. Чисельно вони дорівнюють sin кута нахилу вимірювальної трубки 5 до горизонту:

(2)

Тиск визначається за наступною формулою:

, (3)

де ^ Р – будь-який тиск (повний, статичний, динамічний);

Н – показники мікроманометра в кгс/м2;

k – коефіцієнт мікроманометра;

kтр – коефіцієнт пневмометричної трубки (змінюється залежно від конструкції трубки, визначається за документацією, або шляхом тарування).

Кронштейн 6 фіксують на дузі 20 в необхідному положенні за допомогою фіксатора 7, який закріплений у втулці кронштейна.

Для установки мікроманометра в горизонтальне положення (як при градуюванні, так і при вимірах) на плиті розміщені два циліндричних рівні 9 і 8. Прилад приводять в горизонтальне положення регулювальними ніжками-гвинтами 15.

Прилад заповнюють спиртом через отвір у кришці з пробкою 18. Виливають спирт через зливний кран 24, закріплений на відведенні 23.

Приєднують прилад до місця виміру гумовими трубками, які надівають на штуцери триходового крану 17.

Триходовий кран має три штуцери, позначені знаками "+", "-", і отвір, позначений цифрою "0". Цей отвір призначений для зв’язку з атмосферою при установці на 0 рівня спирту.

Канали в триходовому крані розташовані таким чином, що при повороті його пробки проти годинникової стрілки до упору, резервуар і вимірювальну скляну трубку сполучають з атмосферою, а отвори до штуцерів "-" і "+" перекривають, при цьому положенні триходового крана контролюють положення нуля рівня спирту.

При вимірюванні тиску або розрідження в системах вентиляції з допомогою мікроманометра ММН-240 використовують трубку Піто-Прандтля (пневмометрична трубка) або трубку іншої конструкції.

Конструкція пневмометричної трубки наведена на рис. 2. Вона складена із зовнішньої трубки 5, внутрішньої трубки 6, входу повного тиску 1, входу статичного тиску 2, виходів повного 4 і статичного 3 тисків.

Для виміру повного тиску за допомогою мікроманометра ММН-240 і пневмометричної трубки необхідно вихід 4 повного тиску трубки приєднати до штуцера "+" манометра. Для виміру статичного тиску треба вихід статичного тиску 3 приєднати до штуцера "+". Для виміру динамічного тиску вихід 3 слід приєднати до "-", а вихід 4 – до штуцера "+".

При вимірюванні тиску менше атмосферного (розрідження) виходи статичного і повного тисків підключають до "-", а при вимірі динамічного тиску – вихід повного тиску на "+", а статичного на "-".




Рис. 2 - Конструкція пневмометричної трубки


Для виміру тиску часто використовують "U"-подібний манометр (рис. 3). Принцип дії цього приладу також заснований на компенсації тиску гідростатичним стовпчиком рідини. "U"-подібний манометр має точність меншу, ніж мікроманометр, але, за рахунок простоти використання його більше застосовують.




Рис. 3 - Конструкція "U"-подібного манометра


Робочою рідиною "U"-подібного манометра є дистильована вода або ртуть. Вибір рідини залежить, в основному, від того, який тиск необхідно заміряти.

Рідину в манометр заливають до позначки "0", після цього можна приступати до вимірів. Для цього за допомогою гумового шлангу пневмометричну трубку приєднують до одного або обох штуцерів манометра, тобто, для виміру повного тиску вихід 4 або для виміру статичного тиску вихід 3 приєднують до будь-якого штуцера манометра, а для вимірювання динамічного тиску виходи 3 і 4 пневмометричної трубки також приєднують до будь-яких штуцерів манометра.

При вимірах "U"-подібнім манометром тиск визначають за формулою

. (3.1)

У цій формулі коефіцієнт k=1, оскільки sin900=1.


Лабораторна робота № 2.

Вимірювання швидкості потоку повітря в повітропроводі

мікроманометром ММН-240

Мета роботи: отримати практичні навички роботи з мікроманометром ММН-2400, ознайомитися зі способами визначення швидкості повітря в повітропроводах, ознайомиться із закономірностями розподілу швидкостей за площею поперечного перерізу повітропроводу.

Однією з характеристик вентиляційних систем є витрата повітря, що проходить повітропроводом за одиницю часу.

Для вимірювання витрати кількості повітря, що транспортується, використовують об'ємні лічильники – прилади, що засновані на вимірюванні перепаду тиску при зміні площі поперечного перерізу труби, а також прилади, що дозволяють вимірювати або розраховувати витрату газу за середньою швидкістю по перерізу повітропроводу. При цьому останній метод не вимагає складних стаціонарних приладів, практично не впливає на втрати тиску в повітропроводі, а для обчислень використовується найпростіша формула

, (4)

де Q – витрата повітря в одиницю часу, м3/с;

– середня швидкість повітря в перерізі виміру, м/с;

F – площа повітропроводу, м2.

У різних точках поперечного перерізу повітропроводу швидкість потоку різна. Це пояснюється тертям повітря об стінки повітропроводу, а також шарів повітря один об один (рис. 4).




Рис. 4 - Епюри швидкостей при ламінарному (зліва) і турбулентному русі рідини


У природі існують два основних режими руху рідини – ламінарний і турбулентний [1]. При ламінарному режимі шари рідини рухаються впорядковано, паралельно один одному, а при турбулентному – вони перемішуються і рухаються хаотично. Режим руху характеризується числом Рейнольдса Re і визначається за формулами

(5)

або , (6)

де ^ V – швидкість потоку газу, м/с;

d – визначальний геометричний розмір повітропроводу, м;

 - коефіцієнт кінематичної в'язкості рідини, м2/с;

 - щільність рідини, кг/м3;

 - коефіцієнт динамічної в'язкості рідини, Н*с/м2;

Кожному режиму відповідають свої межі числа Рейнольдса: ламінарний – Re  2000, турбулентний – Re  2000.

Через нерівномірність швидкості руху рідини по повітропроводу необхідно виконувати ряд вимірів у різних точках по перерізу повітропроводу [2]. Крім того, при проведенні інженерних вимірів можливі помилки, тому для підвищення точності результатів вимірів необхідно виконати щонайменше три виміри в кожній точці.

Для вимірювання швидкостей і тиску в каналах повинні бути вибрані ділянки з розташуванням вимірювальних перерізів на відстані не менше шести гідравлічних діаметрів за місцем деформації потоку і не менше двох гідравлічних діаметрів перед ним.

Для проведення вимірів необхідно: підготувати до роботи мікромано-метр, пневмометричну трубку приєднати до нього шлангами; заміряти периметр повітропроводу і розрахувати його визначальний розмір; позначити на пневмометричній трубці глибину, на яку її необхідно встановити до повітропроводу; включити вентилятор, встановити у повітропровод замірну трубку і приступити до зняття показників. Для визначення швидкості повітря використовують формулу

, (7)

де Рд - динамічний тиск, кгс/м2;

- середня арифметична швидкість за перерізу повітропроводу, м/с, визначається за формулою

(8)

g - прискорення вільного падіння, м/с2;

V11, V12, …, Vn3 - розраховувана швидкість у першій точці перерізу при першому вимірі, те саме – при другому вимірі, те саме – в точці n при третьому вимірі, м/с;

n - кількість точок виміру в перерізі повітропроводу.

При вимірі тиску на осі повітропроводу можна також визначити швидкість, використовуючи формулу для перерахунку максимальної швидкості в середню швидкість за перерізом:

, (9)

де Vmср - средньоарифметична максимальна швидкість у перерізі повітропроводу, м/с;

с – емпіричний коефіцієнт (для перерахунку максимальної швидкості в середню швидкість за перерізом): для ламінарного потоку - 0,5, для турбулентного - 0,81.

, (10)

де - значення максимальної швидкості при першому, другому і третьому вимірах, м/с.

Витрату повітря знаходимо за формулою (4).


^ Лабораторна робота №3.

Визначення коефіцієнта гідравлічного тертя і питомих витрат

тиску на тертя

Мета роботи: отримати практичні навички розрахунку коефіцієнта гідравлічного тертя і питомих витрат тиску на тертя.

У процесі дослідження руху рідин і газів в різних каналах встановлено, що енергія потоку витрачається на подолання сил тертя і на місцеві опори [1]. При рухові рідини (в каналі) частина її енергії витрачається на подолання сил тертя об стінки повітропроводу і шарів повітря один об один. Для випадку руху повітря в каналі – величиною останніх допустимо нехтувати через їх незначність.

Питомі втрати тиску на тертя в каналі (втрати тиску на 1 погонний метр каналу) постійного перетину визначаються за формулою Дарсі

, (11)

де d - діаметр повітропроводу, м;

 - коефіцієнт гідравлічного тертя, що визначається за формулою

, (12)

де п – об'ємна вага рідини у повітропроводі, кгс/м3;

lz - відстань між двома точками виміру, м;

Р - перепад повного або статичного тиску між двома точками виміру, кгс/м2 (рис. 5).

Перепад повного тиску використовують в розрахунках у випадку, якщо канал, де рухається повітря, має змінний переріз.

Якщо треба визначити втрати тиску в повітропроводі на ділянці довжиною l, то формула (11) набуває вигляду

(13)

Якщо повітропровід не круглого перерізу, а, наприклад, прямокутного або якого-небудь іншого, то у формулі (12) замість діаметра ставлять гідравлічний радіус, що визначається як частка від розділу площі поперечного перерізу довільної форми на величину змочуваного периметра (для газу – це завжди повний периметр перерізу).



Рис 5 - Схема проведення вимірів при визначенні втрат тиску за довжиною

повітропроводу


Детальніше (для різних випадків) визначення величини розглядається в спеціальній літературі [1, 3].


^ Лабораторна робота № 4.

Визначення коефіцієнта місцевого опору

Мета роботи: ознайомитися з групами місцевих опорів, зі способами визначення коефіцієнта місцевого опору, отримати практичні навички для визначення коефіцієнта місцевого опору.

Крім подолання сил тертя по довжині каналу, частина енергії потоку рідини витрачається на подолання місцевих опорів, що зустрічаються на шляху потоку.

Місцеві опори діляться на чотири групи (рис. 6) - опір при зміні площі поперечного перерізу, при зміні напрямку руху рідини, при злитті або розділенні потоків і на запірно-регулювальній арматурі [1].

Втрати тиску на подолання будь-якого опору прийнято оцінювати в частках швидкісного або динамічного тиску hm (м вод. ст.) за формулою Вейсбаха [1]:

(14)

де - коефіцієнт місцевого опору.





Рис. 6 – Групи місцевих опорів:

  1. зміна площі поперечного перерізу (F1F2);

  2. зміна напрямку руху потоку;

  3. розділення (злиття) потоку;

  4. запірно-регулювальна арматура.


При безпосередньому вимірюванні кількісних величин коефіцієнтів місцевих опірів з використанням U-подібного манометра дозволяється користуватися аналогом формули Вейсбаха, заміряючи перепад тиску на місцевому опорі Pm:

. (15)

Використовуючи формулу (15), знайдемо коефіцієнт місцевого опору

(16)

де Рm - перепад тиску на місцевому опорі, кгс/м2;

Якщо місцевий опір - це шибер, то коефіцієнт можна визначити за формулою Жуковського [1]:

, (17)

де ^ F - площа поперечного перерізу повітропроводу, м2;

F1 - площа живого поперечного перерізу повітропроводу, м2.

При виконанні лабораторної роботи рекомендується порівняти дані, отримані за формулами (16) і (17), для чого використовують формулу

, (18)

де - відносна нев'язка між отриманими даними, %;

1 - коефіцієнт місцевого опору, отриманий за формулою (16);

2 - коефіцієнт місцевого опору, отриманий за формулою (17).

Рекомендується провести експерименти за різним ступенем закриття шибера таким чином, щоб були F1=2/3F; F1=1/2F, та F1=1/3F.


^ Лабораторна робота №5.

Визначення характеристики мережі

Мета роботи: отримати практичні навички визначення параметрів і розрахунку характеристик мережі.

Мережею називають систему каналів і арматури, приєднаних до вентилятора. Характеристика мережі - аналітична або експериментальна залежність втрати повного тиску в мережі при зміні витрати газу. Втрати повного тиску в мережі складаються з втрат тиску на місцевих опорах і за довжиною газоходу. Сумарні втрати тиску Р визначають за формулою Дарсі-Вейсбаха:

. (19)

Якщо виразити швидкість потоку через секундну витрату (4) і підставити у формулу (19), то отримаємо вираз

, (20)

де ^ Q - витрата газу за одиницю часу, м3/с;

F - площа поперечного перерізу повітропроводу, м2;

- довжина повітропроводу, м;

- сума коефіцієнтів місцевих втрат на даній ділянці.

Вираз (20) є характеристикою мережі, оскільки аналітично зв'язує залежність зміни втрати повного тиску в мережі при зміні витрати. Оскільки величини, що входять до коефіцієнту К, практично постійні для якоїсь конкретної мережі, то характеристика мережі являє собою квадратичну параболу з вершиною на початку координат. Чим більший гідравлічний опір мережі, тим більший коефіцієнт К і крутіша характеристика.

Список літератури


1. Альтшуль А.Д., Киселёв П.Г. Гидравлика и аэродинамика. – М.: Госстройиздат, 1975.

2. ГОСТ 12.3.018-79. Системы вентиляции. Методы аэродинамических испытаний. – М., 1979. – 11 с.

3. Альтшуль А.Д., Калицун В.И. Гидравлические сопротивления трубопроводов. – М.: Изд-во лит-ры по стр-ву, 1964.

^ НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ


Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «технічна механіка рідин і газів» (для студентів 2 курсу денної форми навчання будівельних напрямів 6.092100 Міське будівництво і господарство, 6.092100 Технічне обслуговування, ремонт та реконструкція будівель, 6.092100 Промислове та цивільне будівництво, 6.092100 Охорона праці в будівництві).


Укладач: Дмитро Олександрович Шушляков


Відповідальний за випуск Г.А. Усик


Редактор Д.Ф. Курильченко


План 2008, поз. 226 М

Підп. до друку 24.04.08. Формат 60х84 1/16. Папір офісний.

Друк на ризографі. Умовн.-друк., арк. - 0,8. Обл. – вид. арк. - 1,3.

Замовл. № Тираж 150 прим.

61002, м. Харків, ХНАМГ, вул Революції, 12

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ.

61002, Харків, вул. Революції, 12



Схожі:

Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "А. С. Макаренко" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Василь Сухомлинський" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Софія Русова" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни 01135, м. Київ, проспект Перемоги
Міністерства освіти і науки України від 17. 04. 2009 року №341 «Про затвердження Плану дій щодо вдосконалення викладання дисципліни...
Міністерство освіти І науки України iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Петро Могила" Міністерства освіти І науки України
Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської І севастопольської міських...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської і Севастопольської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки України iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи