Состояние атмосферного воздуха.
1. Температура воздуха t = 19,6 °С.
2. Показание барометра Ра′ = 758,9 мм. рт. ст.
Общая поправка в показания барометра Кбар = 0,889 мм. рт. ст.
Атмосферное давление в процессе измерения Ра = 759,789 мм. рт. ст.
3. Показания психрометра: tc = 19,2 °С, tм = 10,8 °С.
Относительная влажность воздуха φ = 28 %.
4. Плотность воздуха при параметрах измерения.
Плотность воздуха рассчитывается по формуле:
ρ = ρст/Кв,
где ρст - плотность воздуха при стандартных параметрах, кг/м3;
Кв – поправка для приведения измерений к стандартному состоянию воздуха.
Данная поправка может быть рассчитана как
Кв = 2,59∙Тизм/Ра изм,
где Тизм – температура воздуха в процессе измерения, °К;
Ра изм – атмосферное давление, мм. рт. ст.
Тизм = 292,6 К; Ра изм = 759,789 мм. рт. ст.,
Тогда
Кв = 2,59∙(292,6/ 759,789) = 0,999;
ρ = 1,2/0,999 = 1,201 кг/м3.
Поправки в показания микроманометра.
1. Поправка на тарировку
Кт = ρж. ф./ ρж. т.
где ρж. ф – истинная (фактическая) плотность жидкости, залитой в прибор при измерениях, г/см3;
ρж. т. – плотность жидкости, при которой проводилась тарировка (градуировка) шкалы прибора, г/см3.
ρж. ф = 0,823 г/см3, ρж. т. = 0,8095 г/см3.
Тогда, имеем
Кт = 0,823/ 0,8095 = 1,017.
2. Фактор (коэффициент) обоих приборов (двух микроманометров типа ММН):
Кпр1 = 0,4; Кпр2 = 0,8.
3. Общая поправка в отсчёт по микроманометру
К = Кв ∙ Кт ∙ Кпр ∙g,
К1 = 0,999·1,017·0,4·9,81 = 3,987; К2 = 0,999·1,017·0,8·9,81 = 7,973.
Схема опыта
Таблица 1 – Исходные данные
№ опыта | Отсчё- ты | Величины | V, м/с | Нд, Па | R, Па/м | R∙l, Па | Па | Nв, Вт | Nа, Вт | |||
Нст1 | Нст2 | Нст1, Па | Нст2, Па | |||||||||
1873,66 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 60,2 | 0,43 | |||||
19,935 | 1913,52 | 5,626 | 18,989 | 4,751 | 1,116 | 1,899 | 97,2 | 0,54 | ||||
59,805 | 2112,85 | 9,744 | 56,968 | 12,423 | 2,919 | 5,697 | 0,65 | |||||
159,48 | 2088,93 | 15,912 | 151,914 | 29,306 | 6,887 | 15,191 | 230,4 | 0,72 | ||||
219,285 | 2033,12 | 18,658 | 208,882 | 38,724 | 9,100 | 20,888 | 262,8 | 0,73 | ||||
310,986 | 1897,57 | 22,220 | 296,233 | 52,570 | 12,354 | 29,623 | 321,3 | 0,765 | ||||
418,635 | 1698,25 | 25,780 | 398,775 | 68,186 | 16,024 | 39,877 | 364,25 | 0,775 | ||||
498,375 | 1554,74 | 28,129 | 474,732 | 79,424 | 18,665 | 47,473 | 408,2 | 0,785 | ||||
558,18 | 1403,25 | 29,769 | 531,700 | 87,704 | 20,610 | 53,170 | 434,5 | 0,79 | ||||
677,79 | 1156,09 | 32,803 | 645,636 | 103,944 | 24,427 | 64,564 | 475,2 | 0,792 | ||||
757,53 | 1020,54 | 34,679 | 721,593 | 114,569 | 26,924 | 72,159 | 508,8 | 0,795 |
Таблица 2 – Сводная таблица результатов
№ опыта | Q, м3/с | Нст2, Па | Нд, Па | Нств, Па | Ндвых, Па | Нв, Па | Nв, кВт | ηв | ηств | ny |
0,000 | 1873,66 | 0,000 | 1873,660 | 0,000 | 1873,660 | 0,060 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
0,044 | 1913,52 | 18,989 | 1897,546 | 17,835 | 1915,381 | 0,097 | 0,870 | 0,862 | 11,156 | |
0,076 | 2112,85 | 56,968 | 2064,498 | 53,506 | 2118,004 | 0,156 | 1,039 | 1,012 | 13,615 | |
0,125 | 2088,93 | 151,914 | 1959,094 | 142,682 | 2101,776 | 0,230 | 1,139 | 1,062 | 17,500 | |
0,146 | 2033,12 | 208,882 | 1854,226 | 196,187 | 2050,413 | 0,263 | 1,143 | 1,033 | 19,305 | |
0,174 | 1897,57 | 296,233 | 1643,314 | 278,229 | 1921,544 | 0,321 | 1,043 | 0,892 | 22,118 | |
0,202 | 1698,25 | 398,775 | 1355,376 | 374,539 | 1729,915 | 0,364 | 0,961 | 0,753 | 25,777 | |
0,221 | 1554,74 | 474,732 | 1146,146 | 445,880 | 1592,026 | 0,408 | 0,861 | 0,620 | 28,656 | |
0,234 | 1403,25 | 531,700 | 945,330 | 499,385 | 1444,716 | 0,435 | 0,777 | 0,508 | 31,707 | |
0,258 | 1156,09 | 645,636 | 599,445 | 606,397 | 1205,841 | 0,475 | 0,653 | 0,325 | 38,115 | |
0,272 | 1020,54 | 721,593 | 398,034 | 677,737 | 1075,772 | 0,509 | 0,576 | 0,213 | 42,693 |
Основные расчётные формулы
1. Если отсчёт по прибору l, то величины Нст1 и Нст2 будут равны:
2. Скорость движения воздуха во всасывающем воздухопроводе V, м/с, рассчитывают по выражению:
где а = 1,26 – тарировочный коэффициент входного коллектора по скорости воздуха (принимаем результат, полученный вследствие тарирования входного коллектора из лабораторной работы №2).
3. Объём перемещаемого вентилятором воздуха Qв, м3/с, для воздуховодов круглого сечения:
Qв = V ∙ F = V ∙ (π ∙ D2)/4, м3/с.
4. Величину динамического давления определяем по формуле:
5. Полное давление, развиваемое вентилятором в сети, Нв, Па, рассчитывают по формуле:
где Новс – общее избыточное давление во всасывающем патрубке вентилятора, Па;
Нонг - общее избыточное давление в нагнетательном отверстии вентилятора, Па;
- сумма потерь давления на линии всасывания сети, Па;
- сумма потерь давления на линии нагнетания, Па.
С другой стороны, полное давление, развиваемое вентилятором, может быть представлено как:
где Нств – статическое давление вентилятора, Па;
Ндвых – динамическое давление на выходе воздуха из нагнетательного патрубка вентилятора. Па.
6. Для получения общего давления вентилятора на всасывании следует рассчитать полное давление в сечении 2-2 и прибавить к нему давления на участке от сечения 2-2 до всасывающего отверстия вентилятора. Таким образом,
где величину коэффициента потерь на единицу длины можно рассчитать аналитически:
где l2-в = 0,235 м – расстояние от II сечения до входа в вентилятор;
= 0,1 – коэффициент сопротивления для выпрямляющей решётки, выполненной из листовой оцинкованной стали с 9 отверстиями.
8. Полное давление вентилятора на нагнетании в данной установке (при отсутствии нагнетательного воздухопровода) очевидно равно динамическому давлению на выхлопе:
где Vвых – скорость воздуха на выходе из нагнетательного патрубка, м/с.
9. В соответствии с уравнением неразрывности данная скорость может быть найдена как:
где Fвых = 0,0081 м2 – площадь выходного патрубка вентилятора, м2.
10. Статическое давление вентилятора будет равно:
11. При измерении активной мощности электродвигателя ваттметром (цена деления ваттметра равна 10) мощность на валу вентилятора Nв, Вт, равна:
где Na – активная мощность двигателя, Вт;
ηэд – КПД электродвигателя.
Коэффициент полезного действия электродвигателя зависит от полезной нагрузки и определяется по характеристике электродвигателя. Частота вращения электродвигателя равна n = 2900 об/мин.
12.Определив мощность на валу вентилятора, рассчитываем полный и статический КПД вентилятора:
Рисунок 1. Индивидуальная характеристика вентилятора
13. При построении универсальной характеристики вентилятора при различных частотах вращения применим для пересчёта характеристик законы пропорциональности:
при этом ηв = const.
Выбирая парные значения Qв и Нв из индивидуальной характеристики, соответствующие «целым» значениям (в данном случае =0,5;0,4), и принимая новые частоты вращения, получаем по законам пропорциональности точки универсальной характеристики, соответствующие новым числам оборотов.
14. Рассчитаем величину:
где Qв – объём воздуха, перемещаемого вентилятором, м3/с;
Нв – давление вентилятора, Па;
n – частота вращения вентилятора, мин-1.
Таблица 3 – Данные для построения универсальной характеристики
η | n1 = 2000 об/мин | n2 = 2500 об/мин | n3 = 2900 об/мин | |||||||||
Qв1 | Нв1 | Qв2 | Нв2 | Qв3 | Нв3 | |||||||
ηmax = 1,143 | 0,101 | 0,126 | 0,146 | 2050,4 | ||||||||
η1 = 0,8 | 0,028 | 0,156 | 0,034 | 0,195 | 0,04 | 0,226 | ||||||
η2 = 0,6 | 0,020 | 0,186 | 0,025 | 0,233 | 0,029 | 0,27 |
Рисунок 2. Универсальная характеристика вентилятора