Лабораторная работа №1. Брагин Илья Евгеньевич Аэс4-С13. Обнинск 2016

ИАТЭ НИЯУ МИФИ

Физико-энергетический факультет

Кафедра теплофизики

Лабораторная работа №1

«Методика измерения скорости в потоке при помощи трубки Прандтля и изучение зависимости показаний трубки от угла между ее осью и направлением скорости »

Выполнил:

Брагин Илья Евгеньевич Аэс4-С13

Проверила:

Ющенко Н.Е

Обнинск 2016

Цель работы:

· Изучить и уметь обосновывать устройство трубки Прандтля.

Научиться с её помощью измерять скорость в потоке воздуха.
Сделать вывод о допустимом максимальном угле отклонения оси трубки от направления скорости, для которого показания трубки можно считать достоверными.

Теоретическая часть:

Применение трубки Прандтля, представляющей собой полутело со сферическим окончанием (рис. 1), для измерения скорости в потоке основано на характере изменения вдоль поверхности полутела при его обтекании коэффициента давления р:

Это выражение получено по теореме Бернулли для идеальной жидкости или газа (воздуха) в условиях, допускающих пренебрежение эффектом сжимаемости:

Здесь индексом «1» обозначены параметры набегающего потока. V, P – соответственно текущие значения скорости и давления на поверхности трубки.

В критической точке 0 разветвления линии тока скорость равна нулю, а давление Р₀ (давление торможения) по теореме Бернулли будет равно сумме давления набегающего потока Р₁ и скоростного напора:

Эту сумму называют ещё полным напором.

Скорость набегающего потока:

На практике вводят дополнительный поправочный коэффициент трубки:

учитывающий погрешности изготовления трубки и обычно мало отличающийся от единицы.

Если динамическое отверстие трубки, воспринимающее давление торможения Р₀ и боковую щель, воспринимающее давление торможения Р₁, соединить соответственно с бачком и с наклонной трубкой (шкалой) микроманометра М₁ (рис 2) , заполненного спиртом, тогда

l₀’ – начальный отсчёт по шкале микроманометра М₁; L’ – отсчет по шкале микроманометра М₁ при обтекании трубки потоком; Р_в – плотность воды, (находится из таблицы); k₁=sin a₁ - синус угла наклона шкалы микроманометра.

Плотность набегающего потока газа (воздух) р₁ вычислим из уравнения состояния Клапейрона – Менделеева, записанного для параметров потока и нормальных условий. Исключая газовую постоянную, найдем

При Р_н = 760 мм. рт. ст. = 1013 мбар, Т_н = 288 К плотность сухого воздуха р_н = 1,226 ^кг/_м. Тогда для воздуха будем иметь

Здесь р₁ – давление набегающего потока воздуха в мбар.

Давление набегающего потока р₁ определим по показаниям микроманометра М₂ (рис. 2):

L₀’’ – начальный отсчёт по шкале микроманометра М₂; L’’ – отсчет при обтекании трубки потоком; k₂=sin a₂ – синус угла наклона шкалы.

Знак в правой части берётся в зависимости от подачи давления Р₁ соответственно на бачок или на шкалу микроманометра.

Найдём значение скорости:

Для выявления диапазона углов (в пределах которых допустимо ошибаться) строят график зависимости показаний микроманометра М₁ от угла между осью трубки и направлением скорости:

(L’-l₀’)_a и (L’-l₀’)₀ – показания микроманометра соответственно при различных углах а и для а=0.

Выполнение работы:

Принципиальная схема установки приведена на рисунке 2.

Снимаем значения микроманометров для различных углов поворота трубки. Результаты заносим в таблицу:

№ ^п/_п

Угол а°

12 Следующая ⇒