Работа 11. Определение коэффициента расхода воздуха

 

Цель работы: закрепление навыков по измерению депрессии, изучение методики и получение навыков экспериментального определения коэффициента расхода воздуха.

 

Общие сведения

 

Для определения количества воздуха Q, проходящего по выработке, необходимо измерить среднюю скорость движения воздуха v в поперечном сечении выработки и площадь этого сечения S. Тогда Q = v S. Известно, что скорость движения воздуха в разных точках поперечного сечения выработки различна: она минимальна по периметру сечения, где движению воздуха препятствует сопротивление стенок и крепи выработки (трение, лобовое сопротивление, вихреобразование) и максимальна в центре поперечного сечения, где влияние сопротивления стенок и крепи минимально. Поэтому для более достоверного определения средней скорости приходится измерять скорость в возможно большем числе точек поперечного сечения и усреднять результаты этих замеров.

При автоматическом контроле расхода воздуха в шахтах, а также при проведении экспериментов на лабораторных установках измеряется скорость движения воздуха в одной точке (v_т). В зависимости от положения этой точки в сечении выработки скорость v_т может быть больше или меньше средней скорости v. Поэтому, чтобы определить расход воздуха по скорости v_т , нужно знать во сколько раз она отличается от средней, т.е. нужно знать коэффициент расхода воздуха К_р = v / v_т . Тогда v = К_р v _т и Q = vS = К_р v _т S.

Коэффициент расхода воздуха для точки сечения, в которой стационарно установлен датчик скорости v _т, можно определить, если известен расход воздуха Q в этом сечении:

 

К_р = Q / v_т S_т (45)

 

где: S_т – площадь поперечного сечения выработки в месте установки датчика, м²

Определив таким способом однократно значение коэффициента К_р, можно затем постоянно пользоваться им для определения расхода воздуха:

 

Q = К_р v _т S_т (46)

 

План работы

 

1. Изучите общие сведения.

2. Вспомните устройство аэродинамической установки и правила измерения депрессии в ее точках.

3. Подготовьте табл.3.

4. С помощью двух микроманометров или микроманометра и тягомера выполните по три измерения статической депрессии на участке 0-1 (h _{ст 0-1}) и скоростной депрессии

h _ск между точками 7 и 6 (см. работу 2) при разных расходах воздуха. Измерения производите при полностью закрытом шибере 1 и открытом шибере 2; расход воздуха можно изменять шибером 2 или задвижкой вентилятора.

При наличии одного прибора измерения можно выполнять последовательно, т.е. измерить h _{ст 0-1} , затем, не меняя положения шибера 2 (или задвижки вентилятора), измерить h _ск, после чего, прикрыв шибер 2 (задвижку), повторить измерения и т.д.

Исходные данные и результаты замеров занесите в табл.3.

5. Для каждой из трех пар замеров определите:

-скорость движения воздуха в точке 7, т.е. в месте установки датчика – трубки Пито (формула 16);

-количество воздуха Q, проходящего по нижней ветви модели (формулы 22 и 23);

-величину коэффициента расхода воздуха К _р для точки 7 (формула 45; значение S_т = S₇ примите по табл.1);

6. По трем значениям К _р определите среднеарифметическое значение. Разброс значений К _р не должен превышать ±5% от среднего. Значения с большими отклонениями следует отбросить как ошибочные или произвести их повторное измерение и расчет.

7. Исходные данные и результаты замеров и расчетов сведите в табл.15.

8. Оформите и защитите отчет.

Таблица 15

Участок (точки) замера	Вид измеряемой депрессии	Порядковый номер замера	Величина депрессии, мм вод. ст.	Скорость движения воздуха, м / c	Расход воздуха в нижней ветви Q, м/с	Величина коэффициента расхода Кр
V1	Vт
По результатам замеров	Среднеарифметическая
0-1	h ст				- - -	- - -	- - -	- - -
6, 7	h ск			- - -

 

Контрольные вопросы

 

1. В чем различия статической, полной и скоростной депрессии?

2. Какое давление действует в точках 6 и 7 модели?

3. Чем отличается точка 6 от точки 7?

4. Что выражает коэффициент расхода воздуха?

5. Для чего нужен коэффициент расхода воздуха?

6. Может ли быть коэффициент расхода равным или большим единицы?

7. Как определить среднюю скорость движения воздуха в реальной горной выработке?

8. Как определить коэффициент расхода воздуха в реальной горной выработке?

9. Как и почему будет меняться расход воздуха в нижней ветви модели, если при открытом шибере 2 менять положение шибера 1?

10. Можно ли определить значение К _р на модели по изложенному плану, если расход воздуха в нижней ветви менять шибером 1? Обоснуйте Ваш ответ.