Одномерное течение газа с трением и теплообменом

В длинных газопроводах без тепловой изоляции температуру газа можно считать постоянной и равной температуре окружающей среды.

Для изотермического процесса справедливо соотношение:

= (8-18)

Вдоль трубопровода давление и плотность уменьшаются, а скорость, согласно уравнению для массового расхода: Q_m = ρ ∙ Q_v = ρ ∙ u · S возрастает. Для труб круглого диаметра при небольших изменениях давления можно использовать приближённую формулу для расчёта массового расхода на всём протяжении трубы:

Q_m = ∙ ρ _ср ∙ u_ср (8-19)

Обозначим коэффициент гидравлического трения λ _тр. Как показали опыты Фресселя, при небольших значениях числа Маха (до 0, 3) при изотермическом течении газа он остаётся величиной постоянной вдоль трубы. В действительности λ _тр зависит и от числа Маха, и от числа Рейнольдса, и от эквивалентной шероховатости трубы. Но число Рейнольдса постоянно вдоль потока одного и того же сечения при постоянной температуре, так как постоянно произведение ρ ∙ u = const (массовый расход не меняется) и постоянна динамическая вязкость f (T) = const:

Re = = = const(8-20).

Следовательно, коэффициент гидравлического трения для газов λ _трможно находить, используя формулы гидродинамики. Так, при турбулентном движении газа, когда10 < Re< 560 (8-21)расчет l_тр в этой зоне выполняют по формуле Альтшуля: λ _тр = 0, 11 ( + )^{0, 25}. (8-22)

Потери давления на трение между сечениями трубопровода приближённо можно рассчитать, используя формулу:

∆ Р_тр = (8-23)

 

Выполнение работы.

1. Изучить установку .

Лабораторный стенд «Газовая динамика» (далее – стенд), предназначен для проведения практических и лабораторных ра-бот, обеспечивающих изучение основных законов движения га-зовых потоков в каналах различной конфигурации и площади поперечного сечения в курсах «Механика жидкости и газа», «Основы гидропривода. Гидравлические и пневматические сис-темы», «Транспортная энергетика», «Термодинамика и рабочие процессы двигателей».

Стенд обеспечивает изучение:

– основных уравнений механики жидкостей и газов;

– основных законов движения потока в каналах, дросселях, клапанах;

– законов движения потока в условиях местных сопротивлений

– особенностей работы нагнетателей, сопел и диффузоров, смесителей, эжекторов;

– гидравлических сопротивлений систем снижения шума;

– измерительной аппаратуры и методов измерения.

Рабочее тело (атмосферный воздух), нагнетаемое воздуходувкой, размещенной с обратной стороны установки (рис. 8.1), подается в распределительный трубопровод 2. Установка содержит четыре продувочных линии, управление которыми осуществляется при помощи заслонок 5.

Первая линия продувки содержит гладкостенную продувочную трубу 3, продувочный гофр 4 и модель клапанного комплекта механизма газораспределения поршневого двигателя внутреннего сгорания 8. Вторая линия продувки включает в себя

Рис. 8.2. Лабораторный стенд«Газовая динамика»

1 – Панель управления стендом и регистрации измеряемых параметров;

2 – Распределитель;

3 – Продувочная труба;

4 – Продувочный гофр;

5 – Воздушная заслонка;

6 – Пластинчатый дроссель;

7 – Глушитель шума;

8 – Клапанный модуль;

9 – Диффузор;

10 – Эжектор;

11 – Сопло;

12 – Газо-жидкостный смеситель

пластинчатый дроссель 6 и автомобильный глушитель шума 7. В состав третьей линии продувки входит сопло 11, эжектор 10 и дозвуковой диффузор 9. Четвертая линия представляет собой газо-жидкостный смеситель 12 с емкостью для сбора жидкости.

Для контроля температуры и давления газового потока в каналах, полостях и продувочных модулях размещены приемники давления и датчики температуры с индикацией параметров на панели управления стендом. Применение воздуходувки с регулируемой частотой вращения колеса нагнетателя обеспечивает возможность плавной регулировки расхода воздуха в каналах, трубопроводах и продувочных модулях лабораторной установки.

 

Отвод рабочего тела осуществляется при помощи отводящих трубопроводов с обратной стороны стенда.

В соответствии с комплектом поставки стенда и составом монтируемой измерительной аппаратуры, лабораторный стенд обеспечивает проведение следующих лабораторных работ:

1. Гидравлическое сопротивление цилиндрической гладкой и гофрированной трубы;

2. Гидравлическое сопротивление клапанного и пластинчатого дросселя. Определение эффективного проходного сечения клапана;

3. Гидравлические потери при внезапном изменении геометрических характеристик потока;

4. Определение степени повышения давления и коэффициента сопротивления дозвукового диффузора;

5. Определение гидравлических характеристик и коэффициента расхода дозвукового сопла;

6. Определение коэффициента эжекции газового эжектора;

7. Определение расхода жидкости и воздуха газо-жидкостного смесителя;

8. Гидравлические потери в системе снижения шума двигателя внутреннего сгорания;

9. Определение степени повышения давления и технической работы центробежного нагнетателя;

10. Оценка полной температуры потока. Определение теплообмена через стенки газового тракта.

2. Провести измерения.

Схема исследуемого трубопровода (продувочного модуля) приведена на рис.8.3.Атмосферный воздух, нагнетаемый компрессором, проходит через распределительный модуль и перетекает в продувочную трубу. В сечениях 1, 2 и 3 продувочной трубы расположены приемники полного (Р) и статического (Р₀) давления воздуха. Регистрация давлений выполняется с использованием жидкостных дифференциальных манометров.

C

с

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: