Проведение экспериментов по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

 

Институт Энергетический

Кафедра Теоритической и промышленной теплотехники

Направление, специальность Физика и техника низких температур

 

ОТЧЁТ

по научно-исследовательской практике

 

г. Томск, Национальный исследовательский томский политехнический университет, кафедра теоритической и промышленной теплотехник и

(город, предприятие, организация)

 

Выполнил студент гр. 5ФМ31, Мясоедов С. В. _______________

(ФИО) (подпись)

 

_____ ____________ 20___г.

 

 

Проверили:

 

Преподаватель Половников В. Ю.

(должность руководителя от кафедры) (ФИО)

 

__________________ _______________________

(оценка) (подпись)

 

МП ______ ______________ 20 г.

 

Томск 2014

РЕФЕРАТ

Всего 19 страниц, 10 рисунков, 6 таблиц, 6 источников.

Ключевые слова: регулируемая дроссельная шайба, лабораторный стенд, эксперимент, коэффициент гидравлического сопротивления.

Поставленные задачи:

– разработка лабораторного стенда по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы;

– разработка методики проведения экспериментальных опытов;

– проведение экспериментов по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы;

– обработка результатов экспериментов, анализ погрешностей.

 


 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 Проведение экспериментов по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы.. 5

2 Конструкции регулируемых дроссельных шайб. 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 19

 


 

ВВЕДЕНИЕ

Первый набор на специальность "Промышленная теплоэнергетика" был осуществлен в 1955 году по инициативе профессора Бутакова И.Н., а образование кафедры – в 1960 г.

С 1994 г. решением Совета ТПУ кафедра была объединена с кафедрой теоретической и общей теплотехники (основанной в 1935 г. под руководством профессора Фукса Г.И.) и получила название кафедры теоретической и промышленной теплотехники.

Подготовлено более 2000 инженеров–промтеплоэнергетиков, 9 профессоров и докторов наук, около 40 кандидатов наук.

На кафедре обучаются 2 лауреата премии Томской области, лауреат премии Государственной думы области, стипендиаты Президента РФ, Ученого Совета ТПУ и факультета, ЮКОСА и мэра г. Томска.

Основные научные направления: новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики; исследования тепловых процессов и оптимизация теплоэнергетических установок и систем.

1 июня 2010 г. в соответствии с утвержденной приказом Министерства образования и науки от 17 ноября 2009 г. № 613 Программой развития ГОУ ВПО "Томский политехнический университет" на 2009 – 2018 годы кафедра была выведена из структуры Теплоэнергетического факультета (ТЭФ) и введена в состав Энергетического института (ЭНИН). [1]


 

Проведение экспериментов по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы

Во время научно-исследовательской практики были поставлены следующие задачи:

– разработка лабораторного стенда по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы;

– разработка методики проведения экспериментальных опытов;

– проведение экспериментов по определению коэффициентов гидравлического сопротивления регулируемой дроссельной шайбы;

– обработка результатов экспериментов, анализ погрешностей.

В ходе практики для исследования характеристик регулируемой дроссельной шайбы разработан лабораторный стенд.

Рисунок 1 – Лабораторный стенд

Схема лабораторного стенда и описание его элементов изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема лабораторного стенда

1а…1е – пьезометр, 2 – труба, 3 – регулируемая дроссельная шайба, 4 – входной патрубок, 5 – выходной патрубок, 6 – расходомер, 7 – циркуляционный насос.

Основными элементами стенда являются: пьезометры 1а…1е, две трубы 2 с внутренним диаметром 50 мм и длиной 0,5 м, дроссельная шайба 3,, расходомер 6 и циркуляционный насос 7.

Дроссельная шайба, гидравлические характеристики которой определялись в экспериментах, имеет простую конструкцию. Регулируемая дроссельная шайба имеет металлический корпус с пропилом шириной 5 мм и длинной 5 см, регулировочный болт, сальниковый болт. За счет простоты изделия регулирование расхода жидкости с помощью сальникового болта и регулировочного болта осуществляется рожковым ключом. [2]

При планировании эксперимента необходимо было найти следующее:

– определение расхода жидкости;

– определение разности давлении (разность высоты столбов жидкости до и после дроссельной шайбы) в пьезометрических трубках;

– определение площади проходного сечения при открытии или закрытии регулировочного болта;

– высчитать погрешность проведенных экспериментов.

Рисунок 3 – Схема дроссельной шайбы

1–корпус, 2– пропил, 3–регулировочный болт, 4–сальниковый болт, 5–сальниковая набивка

Эксперименты по нахождению гидравлического сопротивления осуществлялись следующим порядком действий:

– регулировочным болтом установили определенное проходное сечение пропила в дроссельной шайбе с помощью рожкового ключа и зафиксировали положение сальниковым болтом;

– с помощью насоса задали напор;

– дождаться когда режим станет стационарным;

– снять значения: время за которое насос перекачает 10-3 м3, разность высоты столбов пьезометров до дроссельной шайбы и после нее.

В лабораторном стенде использовался насос фирмы GRAUNDFOS ALPHA +. Заводом-изготовителем предусмотрена регулировка напора в трех положениях переключателя: переключатель в положении I пуск насоса с минимальной характеристикой, переключатель в положении II пуск насоса с средней характеристикой, переключатель в положении III пуск насоса с средней характеристикой.

При установке дроссельной шайбы были сделаны замеры положений регулировочного болта и вычислены соответственно им зазоры пропила, которые составили 4,3 см, 3,5 см, 2,7 см, 1,9 см, 1,1 см, 0,3 см.

Для расчета гидравлического сопротивления ξ использовалась формула:

(1)

где – ускорение свободного падения (принимаю равным 9,8), м/с²;

– разность высот столбов жидкости, м;

V – скорость в трубе, м/с.

Скорость в трубе вычисляется по формуле:

, (2)

где V – объем воды, м3;

τ – время за которое насос перекачает 10-3 м3, с;

d – диаметр трубы, м.

Подставив формулу (2) в (1) получим расчетную формулу для гидравлического сопротивления ξ:

. (3)

По результатам проведенных опытов и измеренным величинам, используя формулу (3), определяется коэффициент гидравлического сопротивления. Результаты экспериментального определения коэффициента гидравлического сопротивления [3] приведены в таблицах 2-6.

Таблица 1 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 4,3 см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±7 4,22
Положение II   ±5 2,94
Положение III   ±7 4,02

 

Таблица 2 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 3,5см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±7 2,88
Положение II   ±8 3,11
Положение III   ±7 2,84

 

Таблица 3 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 2,7 см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±14 2,23
Положение II   ±10 1,62
Положение III   ±15 2,51

 

Таблица 4 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 1,9 см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±24 2,19
Положение II   ±24 2,19
Положение III   ±22 2,02

 

Таблица 5 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 1,1 см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±87 3,05
Положение II   ±90 3,31
Положение III   ±108 3,97

 

Таблица 6 – Результаты экспериментов. Зазор составляет 0,3 см.

Положение регулировочной ручки напора насоса Среднее значение коэффициента гидравлического сопротивления < ξ> Доверительный интервал коэффициента гидравлического сопротивления Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления, %
Положение I   ±406 1,66
Положение II   ±540 2,35
Положение III   ±391 1,72

 

На основании полученных значений построены графики (4–6) зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от зазора в пропиле дроссельной шайбы с учетом доверительного интервала.

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от зазора в дроссельной шайбе в положение I регулировочной ручки напора насоса.

Рисунок 5 – График зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от зазора в дроссельной шайбе в положение II регулировочной ручки напора насоса.

Рисунок 6 – График зависимости коэффициента гидравлического сопротивления от зазора в дроссельной шайбе в положение III регулировочной ручки напора насоса.


 

Погрешность результатов вычислялись в следующем порядке:

– по результатам измерений величины Δh, τ определяется среднее арифметическое из n измерений:

(4)

Где x – величина подразумевается Δh, τ.

– вычисляется среднеквадратичное отклонение результатов измерений от среднего арифметического:

(5)

– для доверительного вероятности α=0,95 и при количестве измерений 5 взят коэффициент Стьюдента tan = 2,776.

– рассчитываются границы доверительного интервала для многократных измерений:

(6)

– оценивается доверительный интервал однократных измерений:

(7)

Где d – параметр равномерного распределения, связанный с ценой деления или классом точности измерительного прибора.

– определяется общая погрешность серии измерений:

(8)

– окончательный результат записывается в виде:

(9)

– выражение для погрешности косвенных измерений вычислим по формуле:

(10)

– окончательный результат записывается в виде:

(11)

По приведенному порядку была рассчитана относительная погрешность полученных значений коэффициента гидравлического сопротивления и приведена в таблицах (1–6). Относительная погрешность значений коэффициента гидравлического сопротивления не превышает 5%. [4]


 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: