Работа 12. Исследование распределения воздуха в двухструйном параллельном соединении

Цель работы: закрепить знания о коэффициенте расхода воздуха и его практическом использовании, исследовать распределение воздуха по ветвям параллельного соединения.

Общие сведения

 

При отсутствии утечек или подсосов воздуха распределение его в двухструйном параллельном соединении (рис.12) подчиняется очевидному закону:

 

Q = Q₁ + Q₂ (47)

 

Это элементарное уравнение разрешимо, если известны любые два его члена. Если менять сопротивление одной из ветвей соединения с помощью шибера, выполняющего роль вентиляционного окна, то будет меняться и общий расход воздуха Q за счет изменения общего сопротивления системы выработок, и его распределение по струям (ветвям) Q₁ и Q₂ , причем все эти изменения будут подчиняться закону (47). Например, если полностью перекрыть выработку 2, то Q₂ = 0 и Q = Q₁ ; если уменьшать сопротивление выработки 2 (например, приоткрывать шибер), то Q и Q₂ будут увеличиваться, а Q₁ – уменьшаться, но так, что равенство (47) будет оставаться справедливым.

 

 

 

Рис. 12. Двухструйное параллельное соединение

Поэтому, зная общий расход воздуха Q и расход воздуха в любой из ветвей двухструйного параллельного соединения, можно определить расход воздуха в другой ветви.

 

План работы

 

1. Изучите общие сведения.

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

3. Подготовьте табл.3.

4. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления нижней ветви. Для этого выполните следующие действия.

4.1. С помощью двух микроманометров или микроманометра и тягомера одновременно измерьте статическую депрессию на участке 0-1 и скоростную депрессию между точками 7 и 6 при полностью открытом шибере 1 и пяти различных положениях шибера 2. В первом положении шибер 2 должен быть полностью закрыт; при этом по нижней ветви воздух не пойдет (при отсутствии подсосов) и h _{с к 7-6} = 0; во втором положении шибер 2 должен быть приоткрыт примерно на 10 мм (см. риски на шибере), в третьем – на 20 мм, в четвертом – на 30 мм и в пятом – полностью открыт.

При наличии одного прибора измерения выполняются так, как указано в работе 11.

4.2. Для каждого из пяти положений шибера определите:

-площадь окна S_ок, регулируемую шибером; эта площадь определяется по формуле S_ок = КН, м², где Н – высота подъема шибера над почвой выработки (высота щели), м; К – эмпирический коэффициент; для аэродинамических моделей № 2, 3, 4 К = 0, 043; для модели № 1- верхняя ветвь (без крепи) К =0, 050, нижняя ветвь (с крепью) К = 0, 045.

-отношение площади окна S_ок к площади S поперечного сечения выработки, в которой установлено окно (шибер); значение S принимается по табл.1;

-количество воздуха, поступающего в модель (формулы 22 и 23);

-скорость движения воздуха в точке 7 v_т = v₇ (формула 16);

-расход воздуха в нижней ветви модели

 

Q _н = K_р v_т S_т (48)

 

-величину коэффициента расхода воздуха K_р примите по материалам работы 11; площадь сечения выработки в точке 7 S_т примите по табл.1;

-расход воздуха в верхней ветви модели

 

Q _в = Q – Q _н (49)

 

Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл. 16.

Таблица 16

Номер регулирующего шибера	Отношение Sок / S	h ст 0-1 мм вод. ст.	h ск 7-6 мм вод. ст.	V1, м / с	V7, м / с	Q м3 / c	Q н м3 / c	Q в м3 / c
	. . .

Результаты измерений и расчетов расхода воздуха изобразите графически (рис. 13).

5. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления верхней ветви. Для этого выполните те же действия, измерения и расчеты, что и в пункте 4, но расход воздуха регулируйте шибером 1. Начинайте измерения при полностью открытом шибере 2 и полностью закрытом шибере 1.

6. Оформите и защитите отчет.

 

 

 

Рис. 13. Распределение воздуха в двухструйном соединении

Контрольные вопросы

 

1. Что такое депрессия?

2. От чего зависит величина статической депрессии?

3. Чем отличается точка 7 модели от точки 6?

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

5. Что такое скоростная депрессия?

6. Скорость движения воздуха в точке 7 больше или меньше средней по сечению и почему?

7. Как определить среднюю скорость движения воздуха в любом сечении модели?

8. Что выражает коэффициент расхода воздуха?

9. Какие значения может принимать коэффициент расхода воздуха: равные единице, больше или меньше ее?

10. Как определить расход воздуха в коллекторе, в верхней и в нижней ветви модели?

11. Как и почему меняется количество воздуха, поступающего в коллектор модели при изменении положения шибера?

12. Если полностью открыты оба шибера, то по какой ветви (верхней или нижней) проходит большее количество воздуха?