Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Модернізація проточної частини існуючої малотурбулентної труби ІГМ

Модернізація проточної частини існуючої малотурбулентної труби ІГМ

Метод випробувань в аеродинамічних трубах як головний метод досліджень, що визначив успіх аеромеханіки як науки та її впровадження в багато галузі техніки. Особливості проведення модернізації проточної частини існуючої малотурбулентної труби ІГМ.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 12.04.2014
Размер файла 3,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

аеродинамічний труба малотурбулентный

Аеродинамікою називається наука, що займається вивченням руху повітря в різних умовах і досліджує дію повітря на дотичні з ним тіла.

В аеродинаміці (так само, як і в гідромеханіці) вивчаються дві основні проблеми:

- Проблема руху твердого тіла в газоподібному середовищі, або, те ж саме, обтікання цим середовищем нерухомого тіла («зовнішня» задача)

- Проблема руху газів в просторі, обмеженому з усіх боків стінками («внутрішня» задача).

З цих двох проблем аеродинаміки особливо важливою з точки зору практичних застосувань є перша, до якої зводяться майже всі завдання сучасної так званої авіаційної аеродинаміки покликаної обслуговувати запити авіації та повітроплавання. Однак, в останні роки почало зростати значення і другої проблеми, головним чином, у зв'язку з розвитком нової реактивної техніки, турбобудування, а так само у зв'язку з будівництвом потужних газопроводів.

Місце аеродинаміки серед інших наукових дисциплін, що відносяться до області механіки, визначається схемою на рис. 1.

Як і у всій науці, що вивчає закони природи, в аеродинаміці можливі два шляхи. Перший шлях - з основних положень механіки, можна дати математичні характеристики рідкого або газоподібного середовища і намагатися потім вивести все більш складні закони руху рідини чисто математичним шляхом. Другий шлях полягає в тому, що вивчає експериментальним методом аеродинамічні явища, і результати таких досліджень обробляють стосовно потребами практики. Така обробка зводиться здебільшого до отримання особливих «розрахункових коефіцієнтів» для простих формул, що виражають «закон подібності» для досліджуваного явища.

У зв'язку з цим аеродинаміка як наука поділяється на:

Ш Теоретичну аеродинаміку;

Ш Експериментальну аеродинаміку.

Однак розвиток механіки рідини і газу нерозривно пов'язане зі спостереженням і вивченням фізичних фактів, що лежать в основі теорії. Експериментальні методи аеромеханіки не тільки використовуються для перевірки вже створених теорій, але є джерелом створення більш точних теорій на основі фактів, виявлених досвідченим шляхом. З іншого боку, з розвитком теорії все більш удосконалюються експериментальні методи, установки та вимірювальна апаратура.

Рис. Місце аеродинаміки в ряді інших наук

Технічні засоби експериментальної аеромеханіки, вимірювальна апаратура і методика досліджень безперервно вдосконалюються. В даний час можна умовно поділити області швидкостей, які визначили типи установок і методику аеродинамічних досліджень та вимірювань, наступним чином:

1. Малі дозвукові швидкості

2. Великі дозвукові швидкості

3. Близькозвукові швидкості

4. Надзвукові швидкості

5. Великі надзвукові (гіперзвукові) швидкості.

Основу експериментальної аеромеханіки заклали Жуковський Н.Є.,Прандтль Л., які проводили дослідження в області малих дозвукових швидкостей.

У Росії аеродинамічні лабораторії були створені вперше Жуковським Н. Є. У 1904р. Ним був побудований дослідний інститут в Купчино під Москвою. У 1902р. Була побудована аеродинамічна лабораторія в Московському університеті, а в 1906р. - лабораторія при МВТУ. З 1910р. існує аеродинамічна лабораторія в ленінградському політехнічному інституті. В даний час аеродинамічні лабораторії є у всіх інститутах пов'язаних з авіаційною спеціалізацією.

Головним методом досліджень, що визначив успіх аеромеханіки як науки та її широке впровадження в багато галузі техніки і промисловості, є метод випробувань в аеродинамічних трубах. Аеродинамічна труба являє собою фізичний прилад,. Дозволяє отримувати в одному з його елементів, а саме в «робочій частині», рівномірний прямолінійний потік повітря певної швидкості.

В аеродинамічних трубах проводяться наступні експерименти:

1. Дослідження впливу форми обтічного повітрям тіла на аеродинамічні характеристики цього тіла в залежності від швидкості набігаючого потоку і положення тіла в просторі

2. Дослідження повітряних машин - газових турбін, компресорів, гвинтів, вітряків, вентиляторів

3. Дослідження характеристик двигунів - поршневих, турбореактивних, прямоточних та інших і їх елементів

4. Дослідження динаміки польоту літальних апаратів

5. Дослідження впливу аеродинамічних сил на пружні характеристики конструкцій літальних апаратів (наприклад, дослідження флатера крил літака)

6. Фізичні дослідження, пов'язані з перебігом повітря в різних умовах: дослідження прикордонного шару, надзвукових течій, просторових течій і т.п.

7. Методичні дослідження, пов'язані з перебігом повітря в аеродинамічних приладах, трубах. Розробка методів випробувань в трубах і обробки отриманих результатів вимірювань.

Аеродинамічні труби і установки в даний час набули найширшого розповсюдження. Існує величезне різноманіття типів і конструкцій сучасних аеродинамічних труб, що викликано завданнями для вирішення яких призначена та чи інша установка. Розміри існуючих установок коливаються в самих широких діапазонах - від труб з перетином робочої частини в кілька кв. сантиметрів до труб дозволяють відчувати сучасні літальні апарати в натуральну величину. Потужності, необхідні для приведення труб в дію коливаються від декількох кВтдо сотень тисяч кВт. Однак при всій різноманітності типів, розмірів і конструкцій аеродинамічних труб їх основні принципові характеристики є загальними і міняються лише в залежності від завдань, для дослідження яких призначена та чи інша аеродинамічна установка.

В даний час у зв'язку з рішенням завдань поставлених новою технікою (методи теплового захисту літальних апаратів) і завдань поставлених хімічною промисловістю особливо зросло значення досліджень з вивчення структури повітряних течій, прикордонних шарів і явищ перенесення різних субстанцій в прикордонних областях.

Якщо теоретичні дослідження перебувають на належному рівні, все ж вони потребують підтвердження, в дослідній перевірці. Дослідних же даних ще недостатньо. Для створення суворої теорії турбулентності необхідні експериментальні дослідження з вивчення структури турбулентних течій, явища переходу ламінарного течії в турбулентний.

1.Загальні відомості

1.1 Огляд аеродинамічних труб

Зважаючи на істотні недоліки методу аеродинамічного дослідження з використанням природного вітру виникла думка про використання штучного вітру або штучного потоку повітря створюваного, наприклад, за допомогою вентилятора. Створюючи штучно повітряний потік, можна підібрати такі умови експерименту, які б щонайближче відповідали поставленому завданню. Усе це і стало причиною виключно широкого поширення аеродинамічних труб. Розберемо коротко шлях розвитку аеродинамічної труби.

Рис1.2 Простий спосіб отримання штучного потоку

Простий спосіб отримання штучного потоку (рис. 2) полягає у використанні вентилятора, що вільно стоїть, направляє повітряний струмінь на досліджуваний об'єкт. Такий вентилятор, як показує досвід, створює струмінь, що звужується, в якому можна встановити випробовуваний об'єкт. Проте цей спосіб мало відрізняється від способу, що використовує природний вітер. Річ у тому, що хоча вентилятор і створює більш менш фіксований струмінь, але швидкість в цьому струмені дуже непостійна і за величиною і по напряму -- потік сильно закручений за вентилятором і схильний до сильних пульсацій.

Деякого поліпшення якості потоку можна досягти застосування жорстких стінок, що визначають межі потоку, і випрямляючих сіток, вирівнюючих потік і зменшуючи його закручування. Така аеродинамічна труба використовується для вивчення охолодження авіамоторів.

Подальший розвиток подібної схеми полягає в обмеженні стінками так званої робочої частини труби, т. е. місця, де встановлюється об'єкт випробування. Така схема може бути названа схемою відкритої труби, працюючої на нагнітання, із закритою робочою частиною, оскільки робоча частина труби розташовується за вентилятором, що нагнітає в неї повітря. Уперше подібну трубу здійснив відомий російський вченийК. Е. Ціолковський.

Надалі було з'ясовано, що при установці всмоктуючого, а не нагнітаючого вентилятора потік стає рівномірним, пульсації значно слабкіше і закручування відсутнє. Тому в трубах подібного типу перейшли до схеми відкритої труби, працюючої на всмоктування із закритою робочою частиною. Далі було встановлено, що в трубі, переріз виходу з якої дорівнює перерізу робочої частини, дуже великі втрати енергії і потужність мотора, що обертає вентилятор, використовується нераціонально. Причина цього полягає у відомому з гідравліки закону, який формулюється таким чином, втрачений при раптовому розширенні натиск дорівнює натиску втрачених при розширенні швидкостей. Інакше кажучи, якщо потік викидається з аеродинамічної труби в приміщення з нерухомим повітрям, то натиск, втрачений на гідравлічний удар, дорівнює швидкісному натиску потоку на виході з труби. При великій швидкості на виході буде великий і втрачений напір, а отже, і втрачена енергія. Зважаючи на це було запропоновано знижувати швидкість на виході з труби в порівнянні зі швидкістю в робочій частині. Для цього в схему труби ввели так званий дифузор -- трубу, що розширюється. Нині дифузор є невід'ємною частиною будь-якої аеродинамічної труби, забезпечуючи велику економію енергії.

Так виникла аеродинамічна відкрита труба із закритою робочою частиною (рис. 3). Вона складається з колектора, тобто насадку, в якому швидкість підвищується до величини швидкості в робочій частині, що йде за колектором, і дифузора, що перетворює кінетичну енергію потоку в потенційну енергію тиску.

Рис.1.3 Схема відкритої аеродинамічної труби із закритою робочою частиною

Застосуємо для аналізу процесів, що відбуваються в такій трубі, рівняння Бернуллі. Перший переріз помістимо далеко від колектора,депотік незбурений і має нульову швидкість, а інші -- в різних місцях труби (рис 3.). Тоді, нехтуючи стисливістю, можна написати:

(1.1)

де ж2, ж3, ж4 - коефіцієнти втрат віднесені до швидкісного натиску в робочій частині труби,

- швидкість в перерізі І; ,

- швидкість на вході в трубу,

- швидкість в робочій камері,

- швидкість на виході з труби,

- тиски в відповідних перерізах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.4 - Вимір параметрів потоку уздовж аеродинамічної труби.

Зображуватимемо написане графічно. На рис. 1.4 нанесені лінії, що зображують зміну швидкісної і п'єзометричної висот, а також висоти втрат упродовж осі труби. Заповнення відбувається за рахунок натиску, створюваного вентилятором. Таким чином розрахунковою умовою для вентилятора є створення натиску, рівного натиску, втраченому в трубі із-за різних видів втрат енергії. У розглянутому прикладі втрати складаються з тертя в колекторі, робочій частині і дифузорі, опору спрямляючої сітки, обумовленого тертям і спотворенням потоку її елементами, втрат на розширення в дифузорі і втрат на гідравлічний удар при виході з труби.

Подальший розвиток аеродинамічної труби відкритого типу із закритою робочою частиною йшов шляхом зменшення втрат енергії в ній шляхом вдосконалення елементів труби. Крім того, по пропозиції А. Н. Туполева в схему труби був введений так названий зворотний дифузор. Ідея застосування зворотного дифузору полягає не в аеродинамічному удосконаленні труби, а у бажанні зменшити її габарити, що стало особливо важливим при загальному рості геометричних розмірів труб.

Аеродинамічною трубою прямої дії називається установка, в котрій потік повітря, який проходе крізь трубу, знову викидається в приміщення або атмосферу. Нерівномірність розподілу швидкостей в трубах прямої дії доходить до 3 - 5 %. Поліпшення поля швидкостей і зменшення міри турбулентності потоку в такого типу трубі можуть бути отримані за рахунок застосування колектора з подвійним підтисканням і установки спеціальних вирівнюючи решіток - хонейкомбів. На рисунку 5 зображено подібного роду трубу.

Рис. 1.5 Схема труби ЦАГІ

У трубах прямої дії з закритою робочою частиною тиск менше, ніж в навколишньому середовищі. Це ускладнює проведення випробувань і вносить неточності у визначення сил, що діють на модель, через те, що в отвори в стінках робочої частини, через які проходять елементи кріплення моделі, протікає повітря з атмосфери. З цих причин у подальшому стали застосовувати труби прямої дії з відкритою робочою частиною, яка оточена спеціальною так званою камерою Ейфеля (Рис. 1.6). У цій камері, зазвичай досить просторою і зручною для розміщення експериментаторів і вимірювальних приладів, статичний тиск вирівнюється до тиску у потоці.

Такі конструкції є досить поширеними незважаючи на те, що втрати повного тиску в робочій частині при наявності такої камери на 20% більше, ніж у закритій робочій частині.

Рис.1.6 Схема труби прямої дії з камерою Ейфеля

Камера Ейфеля, як і відкрита робоча частина, дозволяє випробувати модель дещо більших розмірів і зменшує границі потоку в порівнянні із закритою робочою частиною, але і при наявності камери Ейфеля вадами труб прямої дії є не зовсім рівномірне поле і відносно велика потужність установки (низька якість труб).

1.2 Призначення аеродинамічної труби і загальні принципи роботи

Теорія турбулентних течій є найважливіший для практики і водночас найбільш важкий розділ гідродинаміки. Наявні експериментальні дані про структуру турбулентних течій є далеко не повними. Однак успішний розвиток теорії турбулентності повинно ґрунтуватися на великих і детальних фактичних відомостей про мікро- і макроструктуру турбулентності течій, а це в свою чергу вимагає розвитку нових тонких методів діагностики таких течій.

Переважна більшість існуючих течій є турбулентними. Турбулентний рух повітря в атмосфері, води в річках, морях і океанах. Турбулентними є течії в трубах - у водопроводах, газопроводах та ін.; руху в прикордонних шарах, що утворюються біля поверхні рухомих літальних апаратів; в слідах за снарядами, кулями, ракетами; в струмені газу, що випливають із сопла ракетного двигуна. Таким чином, турбулентність буквально оточує нас в природі і в технічних пристроях.

Турбулентні течії мають ряд властивостей, які істотні для багатьох завдань природознавства і техніки. До числа таких властивостей відноситься, наприклад, велика здатність турбулентних течій до передачі кількості руху. Турбулентні течії володіють підвищеною здатністю до передачі тепла і пасивних домішок, до поширення хімічних реакцій (зокрема, горіння) - це властивість використовується в РРД, де для поліпшення перемішування в камері згоряння ставлять спеціальні турбулізатори, до переносу зважених часток. Завдяки наявності внутрішніх неоднорідностей турбулентні течії здатні розсіювати проходять крізь рідину, або газ звукові і електромагнітні хвилі і викликати флуктуації їх амплітуд і фаз і т.п.

Таким чином, турбулентність безумовно є дуже важливою практичною задачею.

Спроектована труба служить для створення поступального рівномірного прямолінійного потоку повітря і призначена для проведення досліджень з вивчення структури турбулентних течій і явищ перенесення різних субстанцій в прикордонних областях.

Аналіз існуючих схем аеродинамічних труб привів до висновку, що труби замкнутого типу з закритою робочою частиною є особливо цікавою для практичного використання. Вона має істотні переваги в порівнянні з аеродинамічними трубами прямої дії. Замкнуті аеродинамічні труби мають підвищену економічність, в ній відсутні пульсації потоку і зменшений шум, вироблений вільної струменем.

Схема труби, зображена на рис. 1.12 Це замкнута аеродинамічна труба із закритою робочою частиною.

Рис1.12 Схема аеродинамічної труби до модернізації:

1. Сопло,

2. Робоча частина,

3. Дифузор,

4. Вентиляторна установка,

5. Коліна з поворотними лопатками,

6. Форкамери з випрямляючих потік пристроями (сітками).

Основним є сопло. Це самий відповідальний агрегат аеродинамічної труби.

Відмінною особливістю даної труби є те, що в ній використовується явище ежекції, причому схема ежектування відрізняється від раніше застосовувалися схем. Ежекторний пристрій поміщено в зворотному каналі.

Ежекторна установка працює таким чином. Потік від вентилятора надходить на ежекторну установку. В результаті використання явища ежекції проводиться підсмоктування повітря з робочої ділянки з витратою Q2. Таким чином, після ежекторної установки витрата стане:

Q1+ Q2 = Q3

Частина цієї витрати Q1 знову засмоктується вентилятором і подається в ежекторну установку. Таким чином, в трубі як би циркулює два потоки, один з витратою Q1, інший з витратою Q2. В ежекторної установці відбувається передача енергії від високонапірного потоку з витратою Q1 до низьконапірної потоку з витратою Q2. Після ежекторної установки ми отримуємо повітряний потік з витратою Q3. Таким чином, в робочій частині ми отримали більшу витрату чим забезпечує вентилятор ВВД, отже, і велику швидкість робочого потоку в робочому перетині аеродинамічної труби. Крім того ежекторна установка дозволяє збільшити якість труби - основний показник економічності будь-якої аеродинамічної труби.

Вперше розрахункову формулу для обводів сопла за умови, що поле швидкостей на виході буде рівномірним, отримав Вітошинський. Формула має вигляд:

(1.3)

, м;

радіус вихідного перерізу сопла;

координата вздовж осі сопла;

- довжина сопла, м;

- радіус вхідного перерізу, м.

1.3 Вимоги, що пред'являються до аеродинамічних труб і вихідні дані для розрахунку труби

Аеродинамічні труби і установки в даний час набули найширшого розповсюдження. Розміри існуючих установок змінюються в самому широкому діапазоні - від труб з перетином робочої частини в кількасм2до труб, що дозволяють відчувати сучасні літальні апарати в натуральну величину. Потужності, необхідні для приведення труб в дію коливаються від декількох кВт, до сотень тисяч кВт. Однак при всій різноманітності типів, розмірів і конструкцій аеродинамічних труб їх основні принципові характеристики є загальними і міняються лише в залежності від завдань, для дослідження яких призначена та чи інша аеродинамічна установка.

Основними вимогами, що пред'являються до будь-якої трубі:

Ш Рівномірність поля швидкостей в поперечному перерізі потоку,

Ш Стійкі режими роботи при будь-якому значенні швидкості повітряного потоку,

Ш Відсутність пульсацій швидкості,

Ш Наявність плавних конструктивних форм корпусу труби,

Ш Співвісність сопла і дифузора.

Основною вимогою є отримання якісного потоку. Виконання цієї вимоги в повному обсязі є найбільшою складністю, що виникає перед дослідником при створенні труби.

У першому наближенні прямолінійність і рівномірність потоку забезпечується геометричній формою внутрішнього контуру стінок і внутрішніх пристроїв аеродинамічної труби.

Особливо важливим є забезпечення плавності аеродинамічного контуру в області конфузора, робочої частини і дифузора.

Менш важливим, але значно більш складним за своїм виконання є забезпечення малому ступені турбулентності потоку в робочій частині труби. Повітряний потік в трубі завжди в тій чи іншій мірі турбулізованим.

Високий ступінь турбулентності значно впливає на результати дослідів, вона може викликати передчасний перехід прикордонного шару на стінці від ламінарного до турбулентного режиму течії, змістити область переходу і т.д. Інакше кажучи, збільшення турбулентності потоку в деякій мірі аналогічно зростанню числа Рейнольдса. Для вивчення впливу початковому ступені турбулентності створюються спеціальні малотурбулентні труби. Оскільки труба призначена для вивчення структури турбулентних течій і явищ переносу в турбулентних прикордонних шарах, то вимога забезпечення малої початковому ступені турбулентності не є для даного випадку дуже жорстким.

Істотною вимогою є вимога відсутності пульсацій швидкості повітряного потоку, виникнення яких в основному пов'язано з періодичними вихрами, що зриваються з різних погано обтічних елементів труби (вентиляторна установка, обтічники, виступи і т.п.), і неплавний загального аеродинамічного контуру труби.

Рис. 1.13 - Характеристики вентиляторів т. ВВД - 9 ВР 154-21-9:

Pv- повний тиск, Па,

Q - витрата, м3/г,

Ny- настановна потужність, кВт.

1.4 Елементи аеродинамічної труби

1.4.1 Конфузор або колектор (сопло)

Рис. 1.14 - Основні розміри сопла

Завдання конфузора полягає в тому, щоб зробити потік у робочій частині однорідним і завдяки звуженню збільшити швидкість потоку в робочій частині в порівнянні зі швидкістю в зворотному каналі.

Численні дослідження показали, що в процесі стиснення струменя знижується нерівномірність і турбулентність потоку.

Основною характеристикою колектора є ступінь підтиснення n, яка дорівнює відношенню площі на вході в колектор F до площі перерізу виходу з колектора

Для сучасних труб різного призначення ступінь підтиснення в межах 325. Значення n=1225 частіше зустрічаються в малотурбулентних трубах.

Форма твірної сопла, його довжина і ступінь підтиснення визначають не тільки величину швидкості, але і характер поля швидкостей і впливають на втрати енергії, які відбуваються головним чином від тертя повітря об стінки.

Високий ступінь підтиснення суттєво зменшує потрібну потужність для труби, так як дозволяє майже у всьому контурі труби мати малу швидкість і, отже, малі втрати енергії. Ступенем підтиснення при проектуванні звичайно задаються, виходячи з потреби в робочій частині швидкості і конструктивних міркувань. Щоб уникнути зайвих втрат, швидкість повітря на вході в сопло приймається в межах:

Це для труб малих швидкостей (до 100-150 м / с)

Площа робочого ділянки: м2

Площа на вході в колектор:

(1.5)

Ширина контуру аеродинамічної труби постійна і дорівнює 0,7 м.

Форма конфузора прямокутна з площею:

а. входу (1.6)

б. виходу

Степінь підтиснення:

1.4.2 Робоча частина

Рис. 1.15 - Основні розміри робочої камери

У поперечному перерізі робоча частина має таку ж форму як і конфузор, тобто прямокутник з площею і сторонами:

Для завдань, які передбачається вирішувати в даній аеродинамічній трубі бажано мати закриту робочу частину. До переваг закритих робочих частин слід віднести те, що для створення потоку однієї і тієї ж швидкості, потужність приводу для труб із закритою робочою частиною значно нижче, ніж для труб з відкритою робочою частиною. До недоліків слід віднести те, що в трубах із закритою робочою частиною утруднений доступ до досліджуваного об'єкта або приладів, які знаходяться всередині робочої ділянки. Так як на даній трубі, ймовірно, буде використовуватися фотометодом, то цей недолік не дуже істотний.

У трубах із закритою робочою частиною для збереження сталості швидкості вздовж осі необхідно щоб площа поперечного перерізу в напрямку потоку поступово збільшувалася з метою компенсації наростання прикордонного шару уздовж стінок. Незважаючи на те, що наростання прикордонного шару залежить від швидкості, тиску і температури, а кожна труба працює при змінних значеннях цих величин, на практиці робочої частини надають постійне розширення.

Конусність зазвичай береться для та для малих .

Це так сказати загальні вимоги до закритих робочим частинах.

Слід зазначити, що так як дана труба буде використовуватися для вивчення прикордонних шарів, то розширення робочої ділянки можна не робити. Це просто ускладнило б конструкцію робочої частини і вартість її виготовлення.

1.4.3 Дифузор

Рис. 1.16 - Основні розміри дифузора

Дифузор аеродинамічної труби являє собою поступово розширюється канал, який безпосередньо примикає до робочої частини. Він служить для найбільш ефективного перетворення кінетичної енергії потоку робочої частини в енергію тиску. При відсутності дифузора в замкнутих аеродинамічних трубах, крім зайвих втрат енергії і більшої потрібної потужності через великих швидкостей у всьому контурі, потік у робочій частині буде такої низької якості, що проведення будь-яких достовірних вимірювань виявиться практично неможливим. На роботу дифузора, тобто на його здатність перетворювати кінетичну енергію в енергію тиску, головним чином впливають величина та розподіл швидкості на вході в дифузор, кут розкриття його і ступінь розширення потоку в ньому.

Найбільш істотним фактором, що впливає на якість дифузора, є кут розкриття.

Розширення потоку - навіть дуже невелика - призводить до значної зміни умов руху. В цьому випадку турбулентне протягом виникає при істотно меншому числі Рейнольдса, ніж в прямому каналі. Разом з тим сильно змінюється і профіль швидкостей по перерізу, який стає чим більш витягнутим, тим більше кут розширення.

Вивченням законів руху рідини в дифузорах займалися багато дослідників. Найбільш перші вчені, які зайнялися цим питанням це Вентурі, Ейтельвейн, Френсіс, Флігнер. Більш систематично і методично найбільш правильно вивчав течії в дифузорах Гібсон в 1909 - 1911 рр.. Він визначав втрати в дифузорах з різними формами поперечного перерізу і різними відносинами площ , при кутах розширення б = 5 ° ч 180 °

В 1917-1918 рр.. у зв'язку з проектуванням аеродинамічних труб випробування дифузорів проводилися Ейфелем. У 1930 р. серію експериментів провели Єгоров і Петерс. Вельми цікаві експерименти в плоскому дифузорі були проведені в 1939 р. Пользіним, який для фіксування своїх спостережень за потоком застосовував тіньовий метод (методТейлора). На підставі цих спостережень Пользіну вдалося для деяких значень чисел Рейнольдса встановити залежність розташування перерізу, в якому починається відрив потоку в плоскому дифузорі, від кута його розширення.

Справа в тому, що до певного кута розширення (в даному випадку до ) профіль швидкостей залишається симетричним щодо осі дифузора. Після цієї межі, внаслідок відриву потоку від стінок, ця симетрія порушується.

Причини відриву полягають, як відомо, в наступному. У прикордонному шарі швидкість швидко падає від величини швидкості основного потоку до нуля у стінок. При розширенні каналу відбувається, згідно з рівнянням Бернуллі, збільшення статичного тиску за рахунок швидкості напору. Це підвищення тиску має місце однаково по всьому перетину дифузора, включаючи і прикордонний шар. Внаслідок же цього, що з довжиною дифузора швидкість весь час продовжує знижуватися, настає момент, коли запас кінетичної енергії часток прикордонного шару стає настільки незначним, що його виявляється недостатнім для подолання того позитивного градієнта тиску, який утворюється вздовж дифузора. Під дією цього градієнта струмінь і відривається від стінки. Відрив починається у тій стінки, у якої випадково швидкість має меншу величину, але як тільки цей відрив утворився, подальше підвищення тиску припиняється і додаткового відриву на протилежній стінці утворитися не може. При симетрично виконаному дифузорі місце відриву періодично перекидається з одного боку на іншу.

(1.8)

(1.9)

Кути розширення у вертикальній площині, в горизонтальній площині

1.4.4 Розділова камера

Рис. 1.17 - Основні розміри розділової камери

Розділова камера призначена для поділу потоку від вентилятора, та від потоку в дифузорі.

Перетин каналу для потоку нагнітається вентилятором дорівнює:

Таким чином, розміри перерізу при ширині труби 0.7 м рівні:

Вважаючи швидкість пасивного потоку на виході їх дифузора рівною 7,8 м/с при витраті рівному 2,39 отримаємо площу

(1.10)

1.4.5 Зворотній канал

Рис. 1.18 - Основні розміри зворотного каналу

Зворотний канал є необхідною частиною замкнутих аеродинамічних труб. Швидкість в зворотному каналі бажано мати близько 10 ч 15 м / с. Для простоти виготовлення перетин зворотного каналу беремо квадратним. Тоді площа поперечного перерізу зворотного каналу:

(1.11)

1.4.6 Поворотні коліна та напрямні лопатки

В аеродинамічних трубах замкнутого типу, повітря, пройшовши через сопло повинен розвернутися на 180 °. Такий поворот здійснюється в даній аеродинамічній трубі в трьох колінах в кожному на 90°. У сучасних аеродинамічних трубах для зменшення втрат на заворот потоку і для зменшення нерівномірності поворот роблять за допомогою лопаток, поміщених по діагоналі повороту. Форма поворотних колін, особливо коліна № 3, не повинна викликати зайвої нерівномірності і турбулентності потоку. Округлені коліна аеродинамічно кращі прямокутних, хоча останні простіше конструктивно. Опір колін і прямо пов'язана з ними рівномірність потоку залежать від значення відносин радіуса заокруглення коліна R до ширини коліна W і висоті H. Чим більше ці значення (до відомих меж), тим втрати менше. На рис. 19 даний приклад залежності коефіцієнта опору колін ж від радіуса кута повороту.

Рис. 1.19 -Коеф. втрат в коліні

Рис. 1.20 - Перше поворотне залежновід профілю коліно та відношення R/H

-втрати повного тиску в коліні,Па,

- швидкісний напір на вході в коліно.

З аналізу формули видно, що втрати можуть бути значно знижені зі зменшенням швидкості на вході в коліно.

З рис. 1.19 видно, що опір колін може бути знижено за рахунок збільшення R/H. Це відношення збільшують за рахунок збільшення R. Значення R/H досить жорстко пов'язано з розмірами робочої частини. Збільшення цього відношення виробляють за рахунок зменшення Н шляхом установки в коліні решітки з поворотних лопаток, яка як би розбиває коліно на ряд більш вузьких колін.

В аеродинамічних трубах застосовують лопатки профільовані і тонкі листові, окреслені по дузі кола. У третьому коліні для зменшення збурень число лопаток роблять більше, а хорду їх менше. Лопатки добре вирівнюють потік. Компенсаційна дія лопаток наочно видно з рис. 1.21.

Рис. 1.21- Вирівнювання потоку за допомогою лопаток

Рис. 1.22 Профіль лопатки

Таблиця1.1. Розміри поворотних лопаток

І коліно

ІІ коліно

ІІІ коліно

1

2

3

4

x1

72,66

93,42

93,42

x2

68,46

88,02

88,02

r1

88,62

113,94

113,94

r2

77,42

99,54

99,54

y1

64,82

83,34

83,34

y2

30,10

38,7

38,7

z1

19,46

25,02

25,02

1

2

3

4

z2

47,32

60,84

60,84

P

4,9

6,3

6,3

Схема установки лопатки зображена на рис. 1.20.

Тут б - кут атаки. Як показали дослідження найвигідніший кут атаки дорівнює приблизно 51 є.

Визначення втрат напору при повороті потоку в колінах з лопатками буде вироблено при аеродинамічному розрахунку труби.

1.4.7 Форкамера

Рис. 1.23 Основні розміри форкамери

Для отримання більш однорідного поля та зниження ступеня турбулентності в робочій частині труби, сучасні труби забезпечуються на вході в колектор грати або сітки.

Рис. 1.24 - Вплив числа Re на опір сітки

Параметри сітки:

-коефіцієнт просвіту,

- площа у світлі,

- діаметр дроту,

- відстань між центрами дротів.

На цьому опис труби закінчено. Основні розміри аеродинамічної труби визначені. Тепер можна приступити до аеродинамічному розрахунку.

2.Аеродинамічний розрахунок труби

2.1 Завдання аеродинамічного розрахунку і визначення повітряного тракту труби

У завдання аеродинамічного розрахунку труби входить визначення швидкостей, тисків по всьому контуру в залежності від швидкостей в робочій частині. При аеродинамічному розрахунку виходимо з номінальних розмірів труби. В результаті аеродинамічного розрахунку визначаються ступінь стиснення, витрату і потужність вентилятора, необхідні для реалізації потоку робочої частини, а так само всі навантаження на всі елементи труби від сил тиску.

Зводиться аеродинамічний розрахунок до побудови характеристики труби, де - сумарні втрати в повітряному тракті труби.

Режим роботи вентилятора визначається як точка перетину характеристики вентилятора і характеристики труби .

Повітряний тракт труби складається з наступних основних елементів:

1. Розділова камера,

2. Перше поворотне коліно,

3.Конфузор вентиляторної установки

4. Дифузор вентиляторної установки

5. Зворотний канал,

6. Поворотне коліно на 180,

7. Фотокамера та сітки,

8. Колектор (сопло),

9. Робоча ділянка,

10. Дифузор,

11. Осьовий вентилятор.

Рис. 2.1 - Схема труби після модернізації

2.2 Визначення втрат в повітряному тракті аеродинамічної труби

Так як швидкість повітряного потоку менша за число Маха 0,4, то стискуванням повітря можемо знехтувати. Втрати енергії при русі повітря в трубі складаються в основному з втрат на подолання опору, пов'язаного з тертям, втрат тиску на вихроутворення і розширення повітря в дифузорах та інших подібних елементах і втрати при повороті потоку в колінах.

Загальна гідравлічний опір аеродинамічної труби, лист про втрати енергії при русі в ній повітря, - може бути умовно поділені на опір тертя - ., залежне від режиму течії (Re) і ступеня шорсткості поверхні , і місцевий опір , викликане місцевими зривами і перерозподілом швидкостей в елементах труби і залежне від геометричної конфігурації і параметрів цих елементів. Опір трубопроводу можна виразити в долях швидкості напору:

(2.1)

Тут: (2.2)

- коефіцієнт загального гідравлічного опору.

- коефіцієнт опору тертя.

- коефіцієнт місцевого опору.

- середня швидкість в обраному перерізі.

Аеродинамічний розрахунок зводиться на першій стадії до визначення значень коефіцієнтів та для кожного елемента труби.

Визначення значень коефіцієнтів та проводиться на основі експериментальних даних по місцевих опорам та опорам тертя різних елементів (фасонних частин) трубопроводу. Для цієї мети в основному використовується [3].

Гідравлічний опір фасонної частини трубопроводу залежить не тільки від її геометричних параметрів, а й від деяких зовнішніх факторів, до числа яких належить:

1. Характер розподілу швидкостей на вході в аналізований елемент. Характер ж цей залежить від режиму течії, форми входу, довжини прямої ділянки, що передує даному елементу.

2. Число Рейнольдса впливає на величину опору тертя, а в ряді випадків і на величину місцевого опору, при При великих значеннях Re його вплив на незначний.

Шорсткість внутрішніх стінок, істотно впливає на , повинна враховуватися в кожному окремому випадку але відповідним досвідченим даним.

3. Форма поперечного перерізу. Для прямокутного перерізу з відношенням сторін в межах можна вважати як для круглого перерізу.

Втрати на тертя по довжині трубопроводу можна обчислити за формулою:

- коефіцієнт тертя,

- середня швидкість течії, м/с,

- площа поперечного перерізу, ,

- поверхню тертя,

Вираз для втрат тертя можна виразити ще як:

- довжина трубопроводу, м,

- гідравлічний діаметр перетину трубопроводу.

Для круглого перерізу , для прямокутного:

та - сторони прямокутника

Коефіцієнт тертя в основному залежить від числа Re і ступеня шорсткості. Величина шорсткості характеризується середньою висотою горбків (виступів) , яка називається абсолютною геометричній шорсткістю; зазвичай користуються відносною геометричній шорсткістю:

Вплив шорсткості на гідравлічний опір обумовлено наявністю ламінарного підшару. В цьому випадку, коли товщина ламінарного підшару більше величини виступів шорсткості при малих швидкостях, характерних для підшару, нерівності обтикаються плавно і не мають жодного впливу на характер перебігу; при цьому величина із збільшенням Re буде падати. Після досягнення деякого числа Re зменшується товщина ламінарного підшару і стає менше висоти виступів, вихроутворення посилиться і підвищаться втрати напору, що виразиться в збільшенні з ростом числа Re.

Для розрахунку аеродинамічних труб зазвичай користуються коефіцієнтом тертя, визначеними в залежності від числа Re і шорсткості. Причому шорсткість вважається рівномірної («пісочної»).

Залежність зображена на Рис. 2.2.

Рис. 2.2 Графік залежності

Коефіцієнт тертя для труб прямокутного перерізу з рівномірною шорсткістю визначається так:

(2.10)

- значення по графіку на Рис. 2.2

- в залежності від числа Re на графіку Рис. 2.3.

Рис. 2.3 Графік залежності

Висоту виступів шорсткості приймаємо як для поверхонь вкритих масляною фарбою по шпакльовану поверхні:

Визначаємо втрати напору на всіх елементах туби:

2.2.1 Втрати напору при русі по розділовій камері

Визначаються як втрати на тертя при русі в трубі прямокутного перерізу з рівномірною шорсткістю, визначаємо за формулою (2.7).

(2.11)

(2.12)

(2.13)

(2.14)

- довжина розділової камери, м.

І остаточно:

Па (2.15)

Коефіцієнт опору дорівнює:

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Втрати в розділовій камері.

Q,

V,

Re*

1

1,78

0,91

0,0188

0,03

0,058

1,5

2,68

1,37

0,0172

0,027

0,12

2

3,57

1,83

0,0163

0,026

0,2

2,5

4,46

2,29

0,0156

0,025

0,3

3

5,35

2,75

0,015

0,024

0,42

3,5

6,25

3,21

0,0146

0,0234

0,56

4

7,14

3,67

0,0142

0,023

0,71

2.2.2 Опір дифузора

В каналах, які розширюються, внаслідок збільшення турбулентності має місце збільшення дотичних напруг або так званого коефіцієнту турбулентного обміну е, який входить в вираження для дотичних напружень:

. (2.16)

Збільшення турбулентного обміну між частинками повітря (внутрішнє тертя) приводе к збільшенню втрат напору. У дифузорі окрім звичайних втрат на поверхневе тертя о тверді стінки мають місце додаткові втрати у залежності від характеру розширення потоку. Втрати на тертя залежать від числа Рейнольдса. Віхреві втрати від числа Рейнольдса практично не залежать.

Коефіцієнт втрат в дифузорі виражається наступним чином [1] cтор. 169:

; (2.61)

Де, отер- коефіцієнт втрат на тертя;

орозш. - коефіцієнт втрат на розширення.

З креслення маємо данні: б = 36° - кут розширення в горизонтальній площині ; в = 14° - кут розширення в вертикальній площині.

Коефіцієнт втрат на розширення розраховується наступним чином [1] cтор. 170.

; (2.17)

де Fд- площа дифузора;

k - коефіцієнт, який враховує вплив нерівномірності поля швидкостей перед входом у дифузор;

црозш- коефіцієнт, який залежить від кута розширення дифузору.

Коефіцієнт црозш будемо розраховувати для найбільшого кута тобто по , за формулою [1] cтр. 170:

. (2.19)

Значення коефіцієнту k визначаємо в залежності від

за графіками з рисунків 2.8 та 2.9.

У нашому випадку , тоді з рисунку 2.5: .

З рисунку 2.6 при б = 36° можем визначити . Підставляючи визначені значення параметрів у 2.31 отримаємо:

Величина коефіцієнту тертя визначається за формулою [1] cтр. 172:

; (2.21)

(2.67)

Рис.

Тоді,

де лд - коефіцієнт опору тертя дифузору, який залежить від критерію Рейнольдса.

(2.22)

Проводимо розрахунок втрат енергії в дифузорі і заносимо отримані значення у таблицю 2.8.

Визначаємо втрати напору за формулою 2.1:

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.8.

2.2.3 Втрати в першому поворотному коліні

Коефіцієнт втрат розраховується як сума місцевих втрат та втрат по довжині:

(2.24)

- коефіцієнт місцевого опору.

Графік залежності від даний на Рис. 2.4.

(2.25)

- коефіцієнт тертя.

Рис. 2.4 Розрахункова схема

Рис. 2.5 -Графік залежності

від

(2.26)

визначається з Рис. 2.2.

- швидкість потоку при вході в коліно.

Розрахункова схема коліна зображена на Рис. 2.5.

- швидкість потоку при вході в коліно.

Тоді,

Для даного повороту:

Для даного значення

Втрати напору будуть рівні:

Па

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Втрати в першому поворотному коліні.

Q,

V,

Re*

1

1,78

0,91

0,033

0,06

0,21

0,2

1,5

2,68

1,37

0,029

0,053

0,202

0,44

2

3,57

1,83

0,028

0,05

0,2

0,16

2,5

4,46

2,3

0,027

0,049

0,199

0,247

3

5,36

2,75

0,026

0,047

0,197

0,353

3,5

6,25

3,2

0,025

0,045

0,195

0,477

4

7,14

3,66

0,024

0,043

0,193

0,617

2.2.4 Втрати в зворотному каналі

Втрати в зворотному каналі визначаються як втрати на тертя при русі потоку по трубі квадратного перетину з рівномірною шорсткістю.

- коефіцієнт опору зворотного каналу.

(2.34)

визначається за Рис. 2.2.

- швидкість в зворотному каналі.

,

мм,

(2.38)

Тоді,

;

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.3.

Таблиця 2.3. Втрати в першому зворотному каналі

Q,

V,

Re*

1

2,04

0,68

0,035

2,107

5,35

1,5

3,06

1,027

0,03

1,806

10,3

2

4,08

1,37

0,029

1,746

17,7

2,5

5,1

1,71

0,028

1,68

26,76

3

6,12

2,05

0,027

1,62

37,16

3,5

7,14

2,4

0,026

1,56

48,7

4

8,16

2,74

0,025

1,5

61,18

2.2.5 Втрати в колінах 2 і 3

Ця ділянка призначена для повороту потоку на 180 ° зі зворотного каналу в форкамеру.

При повороті навколо внутрішнього кута на виході потоку з коліна виникатиме зона відривання потоку, яка збільшує втрати в коліні і погіршує епюру швидкостей. Як зазначалося в розділі І для ліквідації цієї зони в коліні встановлюють лопатки по двох розбіжним промінях. Кути нахилу променів до горизонту визначаються відношенням висоти входу і виходу коліна і рівні: .

Коефіцієнт втрат такого типу колін з поворотними лопатками дорівнює:

(2.42)

- враховує наявність лопаток.

Для коліна даного типу [3]:

;

(2.43)

(2.44)

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.4.

Таблиця 2.4. Втрати в другому та третьому поворотних колінах

Q,

V,

1

1,429

1,8

0,02

1,62

2,017

1,5

2,143

1,8

0,02

1,62

4,538

2

2,857

1,8

0,02

1,62

8,067

2,5

3,571

1,8

0,02

1,62

12,6

3

4,286

1,8

0,02

1,62

18,15

3,5

5

1,8

0,02

1,62

24,71

4

5,714

1,8

0,02

1,62

32,27

2.2.6 Аеродинамічний розрахунок колектора

Втрати енергії при протіканні повітря через колектор не має великого значення і становить 2-3% від швидкісного напору в робочій частині. В основному це втрати на тертя, які при криволінійному контурі сопла визначаються за формулою:

(2.45)

п - ступінь підтиснення, п = 8,5

(2.46)

,

,

, (2.48)

,

(2.50)

Втрати на тертя в колекторі складуть:

(2.51)

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.6.

2.2.7 Втрати в форкамері

При русі потоку у фотокамері основне опір - це опір сітки.

Опір сітки залежить від коефіцієнту проточної частини і визначається за формулою [1] cтор. 174:

. (2.52)

При малих числах Рейнольдса 50 < Re < 103 гідравлічний опір сітки визначається [2] cтор. 414 :

.

де kRe - поправний коефіцієнт

Поправний коефіцієнт kReзалежить від числа Рейнольдса. Визначається з залежності яка зображена на рисунку 2.6, отриманні дані вносимо дотаблиці 2.4

Рис. 2.6 Залежність

Знаходимо критерій Рейнольдса за формулою (2.5):

. (2.54)

де V - швидкість на вході до сітки;

Визначаємо втрати напору за формулою (2.1):

. (2.55)

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5. Коефіцієнти опору сітки

Q,

V,

Re

1

1,19

81,5

1,3

3,15

1,85

2,72

1,5

1,78

122,25

1,2

3,05

1,85

5,93

2

2,38

163

1,1

2,95

1,85

10,2

2,5

2,98

203,75

1,05

2,9

1,85

15,7

3

3,57

244,5

1,04

2,89

1,85

22,5

3,5

4,17

285,25

1,03

2,88

1,85

30,5

4

4,76

326

1,02

2,87

1,85

39,7

2.2.8 Аеродинамічний розрахунок конфузора

Рис.

Втрати енергії при протіканні повітря через конфузор не має великого значення і становить 2-3% від швидкісного напору в вентиляторній установці. В основному це втрати на тертя, які при криволінійному контурі сопла визначаються за формулою:

(2.56)

п - ступінь підтиснення, п = 8,5

,

,

,)

,

)

Втрати на тертя в колекторі складуть:

(2.60)

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Втрати в соплі

Q,

V,

Re*

1

1,19

0,717

0,036

0,157

0,191

1,5

1,78

1,07

0,03

0,131

0,238

2

2,38

1,43

0,028

0,123

0,297

2,5

2,97

1,8

0,027

0,118

0,476

3

3,57

2,15

0,026

0,114

0,521

3,5

4,17

2,51

0,0255

0,112

0,594

4

4,76

2,87

0,025

0,11

0,624

2.2.9 Втрати в робочій камері

Робочій камера закритого типу з площею поперечного перерізу:

.(2.61)

Втрати в робочій ділянці визначаються як втрати на тертя при русі потоку повітря в каналі прямокутного перерізу.

(2.62)

- довжина робочої частини, м,

- швидкість в робочій частині, м/с,

- коефіцієнт тертя, .

Стінки робочої частини зроблені зі скла, тобто можна вважати їх гладкими.

Тоді для :

(2.51)

(2,63)

для гладких стінок не залежить від , а залежить тільки від Re.

(2.64)

(2.65)

Визначаємо втрати напору без урахування моделі:

(2.66)

Визначаємо опір моделі, яка розташована у робочій частині. Опір моделі з підвісками складає значну долю від загального опору усієї аеродинамічної труби і розраховується за формулою [1] стр.168:

(2.67)

де Смод - коефіцієнт лобового опору коку вентилятора, який віднесено до швидкості перед ним; приймаємо Cмод = 0,18;

Sмод - міделевий перетин моделі, Sмод = 0,04;

Втрати напору на обтікання моделі у робочій частині визначаємо за формулою:

(2.68)

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.7.

Таблиця 2.7. Втрати в робочій камері з урахуванням моделі

2.2.10 Опір дифузора вентилятора

Рис.

В каналах, які розширюються, внаслідок збільшення турбулентності має місце збільшення дотичних напруг або так званого коефіцієнту турбулентного обміну е, який входить в вираження для дотичних напружень:

Збільшення турбулентного обміну між частинками повітря (внутрішнє тертя) приводе к збільшенню втрат напору. У дифузорі окрім звичайних втрат на поверхневе тертя о тверді стінки мають місце додаткові втрати у залежності від характеру розширення потоку. Втрати на тертя залежать від числа Рейнольдса. Віхреві втрати від числа Рейнольдса практично не залежать.

Коефіцієнт втрат в дифузорі виражається наступним чином [1] cтор. 169:

Де, отер- коефіцієнт втрат на тертя;

орозш. - коефіцієнт втрат на розширення.

З креслення маємо данні: б = 4° - кут розширення в горизонтальній площині ; в = 4° - кут розширення в вертикальній площині.

Коефіцієнт втрат на розширення розраховується

наступним чином [1] cтор. 170.

де Fд- площа дифузора;

k - коефіцієнт, який враховує вплив нерівномірності поля швидкостей перед входом у дифузор;

; (2.72)

црозш- коефіцієнт, який залежить від кута розширення дифузору.

Коефіцієнт црозш будемо розраховувати для найбільшого кута тобто по , за формулою [1] cтр. 170:

Значення коефіцієнту k визначаємо в залежності від за графіками з рисунків 2.8 та 2.9.

У нашому випадку , тоді з рисунку 2.5:

.

З рисунку 2.6 при б = 4° можем визначити . Підставляючи визначені значення параметрів у 2.62 отримаємо:

(2.74)

Величина коефіцієнту тертя визначається за формулою [1] cтр. 172:

; (2.75)

(2.67)

Тоді,

де лд - коефіцієнт опору тертя дифузору, який залежить від критерію Рейнольдса.

Проводимо розрахунок втрат енергії в дифузорі і заносимо отримані значення у таблицю 2.8.

Визначаємо втрати напору за формулою 2.1:

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.8.

Таблиця 2.8. Втрати в дифузорі

Q,

V,

Re*

1

10

1,143

0,365

0,03

0,000952

3,911

238

1,5

15

1,71

0,365

0,029

0,000923

3,911

538

2

20

2,287

0,365

0,027

0,000856

3,911

954

2,5

25

2,86

0,365

0,025

0,000793

3,912

1491

3

30

3,43

0,365

0,024

0,000761

3,912

2148

3,5

35

4

0,365

0,023

0,000729

3,912

2923

4

40

4,57

0,365

0,022

0,000698

3,912

3818

2.2.11 Втрати напору у вентиляторній установці

Рис.

Опір вентиляторної установки може бути визначено за формулою

де оу - втрати на обтікання лопаток вентилятору

отр - втрати на тертя у вентиляторній установці

Втрати на обтікання лопаток вентилятору визначаються за формулою [1] cтр. 169:

;

Де, Сxy - коефіцієнт лобового опору вентиляторної установки, який віднесено до швидкості перед ним; приймаємо Cxy = 0,25;

Sу - міделевий перетин вентиляторної установки;

Fу - площа, яка обметається вентилятором.

Визначаємо площу, яку обметає вентилятор. Так як перетин вентилятора змінний, втрати визначаємо для найменшої площі перетину:

.

Визначаємо міделевий перетин вентилятора [1] cтр. 169:

.

Коефіцієнт втрат на тертя у вентиляторній установці визначається за формулою [2] cтор. 31:

;

де лу. - коефіцієнт опору тертя;

lу. - довжина проточної частини вентилятору;

Dу.- гідравлічний діаметр.

Гідравлічний діаметр вентиляторної установки:

.

Визначаємо число Рейнольдса, при цьому розрахунок втрат і параметрів буде вестися для різної режимної швидкості в аеродинамічній трубі. Результати розрахунків заносимо до таблиці 2.9.

. (2.84)

Визначаємо коефіцієнт опору тертя за формулою [1] cтр. 162:

0,0136. (2.85)

(2.87)

Визначаємо втрати напору за формулою 2.1:

Розрахунки проводимо для різних режимів роботи аеродинамічної труби і заносимо їх до таблиці 2.9.

Таблиця 2.9. Втрати в вентиляторі

Q,

Vу,

Re*

1

4,762

4,806

0,0136

0,023

0,311

0,334

6,8

1,5

7,143

10,81

0,0118

0,02

0,311

0,331

15,16

2

9,524

19,22

0,0107

0,018

0,311

0,329

26,81

2,5

11,9

30,04

0,01

0,017

0,311

0,328

41,73

3

14,29

43,25

0,0094

0,016

0,311

0,327

59,93

3,5

16,67

58,87

0,009

0,015

0,311

0,326

81,39

4

19,05

76,89

0,0086

0,014

0,311

0,325

106,1

2.3 Визначення потрібного напору вентилятора

Отримані значення втрат напору дозволяють визначити потрібний напір і продуктивність вентилятора за наступними залежностями:

(2.89)

Отримані дані зводимо до таблиці 2.10

Необхідна продуктивність знаходиться по формулі [1] стр. 178:

. (2.90)

Отримані дані напору і витрати заносимо до таблиці 2.10.

По отриманим даним будуємо характеристику мережі. Характеристику зображаємо на рисунку 2.8.

Потужність вентилятора визначається за формулою [1] стр. 178:

. (2.91)

де з - коефіцієнт корисної дії вентиляторної установки; з = 0,5.

Таблиця 2.10. Втрати напору в трубі без урахування моделі в робочій камері

Швидкість в робочій камері, м/с

Втрати в розділовій камері, Па

Втрати в першому поворотному коліні, Па

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены