RADIÁLIS SZABADSUGÁR VIZSGÁLATA

Átírás

1 M5 RADIÁLIS SZABADSUGÁR VIZSGÁLATA 1. A mérés célja Légtechniai berendezéseben gyaran alalmazna radiális szabadsugaraat is sebességű levegő-bevezetés megvalósítására. Hasonlóan a hengeres szabadsugarahoz, a radiális szabadsugaraban áramló özeg sebessége a szimmetriasíban maximális. Az áramlási sebesség maximuma a ifúvási eresztmetszettől távolodva a sugár szélességéne növeedésével csöen. A mérés célja radiális szabadsugár áramlási jellemzőine megismerése a sebességmező feltérépezésével. 2. A mérőberendezés leírása Egy radiális átömlésű ventilátor segítségével levegőt áramoltatun i az 1. ábrán vázolt légbevezető elemen eresztül. Négy ülönböző ifúvó idomot építhetün be, melye esetén a ilépő sugár szimmetriatengellyel bezárt szöge =30º, 45º, 60º, 90º. A fúvóa nyílása változtatható h szélességű, de ügyeljün arra, hogy ez a h min =1mm, h max =4mm résméret tartományon belül legyen, mivel túl nagy résméret esetén már a ifúvási eresztmetszetben is aszimmetrius áramép alaul i, és a szabadsugár tengelye jelentősen eltér a -val adott geometriai tengelytől. A mérés során eze özül csa egyféle h résmérettel beállított egy szögű idom által létrehozott radiális szabadsugár sebességtér mérése az elvégzendő feladat. 1

2 A iáramló levegő sebességét Pitot-cső és a hozzá apcsolt digitális nyomásmérő műszer segítségével mérjü. A Pitot-cső tetszés szerint pozícionálható egy mozgató állvány segítségével. A ventilátor a szabad légörből szív. Szívóoldalán egy beszívó mérőperemmel mérjü az áramoltatott térfogatáramot. 1. ábra A mérőberendezés vázlata 2

3 2. ábra: A oordináta-rendszer vázlata 3. A mérés elve A szabadsugár sí, vagy csonaúp alaú, a benne áramló levegő áramvonalai jó özelítéssel párhuzamos egyenese. A ifúvónyílástól a sugár tengelyében, r irányban távolodva egyre csöen az r=áll eresztmetszeteben mérhető v max maximális sebesség, míg a sugárban áramló levegő q V térfogatárama egyre növeszi. (A sugár magával ragadja a örnyező levegőt. ld [1] 7. fejezet) Szabadsugárban a légnyomás jó özelítéssel megegyezi az atmoszférius nyomással, ezért a Pitot-cső által mért torlóponti p ö össznyomás és az atmoszférius nyomás (p 0 ) ülönbsége a levegő p din dinamius nyomása. Ebből az adott pontbeli áramlási sebesség számítható. 2 v i 4. A mérés folyamata a./ A berendezésen átáramló térfogatáram mérése a beszívó mérőperem segítségével. b./ A Pitot-csövet ézzel a ifúvónyílás r=0 iáramlási eresztmetszeténe özéppontjába tartva, a erület mentén 90 foonént lemérve 4 pontban ellenőrizzü, hogy az áramép szimmetrius-e (elég egyenletes-e a erület mentén) vagy sem. Feltételezve, hogy a ilépő eresztmetszetben egyenletes a sebességmegoszlás, a iáramló özeg térfogatárama a 4 pontbeli mérésből özelítően meghatározható, és összevethető a beszívó mérőperem által számítottal. A ontinuitás miatt e térfogatáramona jó özelítéssel meg ell egyeznie, így a további mérése előtt a nagyságrende ellenőrizhető. c./ A Pitot-cső egy pozicionáló állványra van rögzítve, amelyen menetes orsó segítségével mozgatható. Ily módon az r=áll. távolságban y= 1mm-es osztással (az orsót teerve 1 menetemeledésnyi) lépéseben haladva a radiális szabadsugár eresztmetszetében a sebességprofil meghatározható. Legalább 10 sebességprofilt ell lemérni r=5mm-ént az (r=0mm) ifúvónyílástól távolodva. Az r ún. magtávolságig a tengelyben a szabadsugár magjában a m v 0 sebesség jó özelítéssel változatlan, a iáramlási eresztmetszetben érvényes sebességgel megegyezi (vagy legalább a iáramlási sebesség 95 %-a). A mag mérete a szairodalom alapján r m (5 6)h. A mérést úgy ell megtervezni, hogy a lassuló szaaszban ( r r, vmax v0 ) legalább 4-5 sebességprofil meg legyen határozva. m p din, i 3

4 5. A mérés iértéelése: a) Ábrázolja özös diagramban a fúvóa nyílásától ülönböző r távolságban lévő eresztmetszeteben mért sebességprofiloat! v(r, y) b) Ábrázolja özös diagramban a fúvóa nyílásától ülönböző r távolságban lévő eresztmetszeteben mért sebességprofiloat a v max helyi maximális sebességre és a maximális sebesség feléhez tartozó y 1/2 értére! v i /v max =f(y/y 1/2 ) c) Ábrázolja a eresztmetszeteben mért sebességprofilo maximális sebesség értéeit a fúvóa nyílásától mért r távolság függvényében! v max (r) d) Ábrázolja a sugárban áramló térfogatáramot a fúvóától mért távolság függvényében! q V (r) A vizsgált r=áll. eresztmetszeteen átáramló térfogatáramoat egyszerű numerius integrálással ell iszámítani. A számítás menete 90 -os befúvás esetén: Meghatározzu a vizsgált szabadsugár eresztmetszet felületét, amely egy hengerpalást. ( 90 esetén ez egy úppalást) A henger palásfelülete s=r bef +r sugár ismeretében számítható ( Apalást, i 2s hi ). A h i megegyezi a hengerpalást részfelület szélességével az adott eresztmetszetben. A résztérfogatáramot az átlagsebesség és a hengerpalást részfelület ismeretében számíthatju (pl. q A vi ). Egy eresztmetszetben minden egyes felületrészre i ell V, i palást, i számítani a rész-térfogatáramot és eze összege adja majd a eresztmetszeten átáramló teljes térfogatáramot. A iértéeléshez minden r=áll. eresztmetszetre hasonlóan ell el végezni a számítást. 3. ábra: Numerius integrálás értelmezéséhez sematius ábra A numerius integrálás elvégzése ferde ifúvás esetén: 4

5 4. ábra: Numerius integrálás értelmezéséhez sematius ábra q n V, i Apalást, i vi 2 ( Rbef ri sin ) i1 h v i i Figyelem! A mérés iértéeléséhez feltétlenül olvassa el [1] szabadsugararól szóló fejezetét és az alapján értéelje az eredményeet! Térjen i a ezdeti és a lassuló szaasz hosszára, illetve a sebesség és térfogatáram változására a szabadsugár hossza mentén! Hasonlítsa össze az eredményént apott adatoat az irodalmi adatoal és az elméleti megfontolásoal! Hibaszámítás A hibaszámítást egy magtávolságon túl mért sebességprofil minden egyes sebességmérési pontjára ell elvégezni. Az adott sebességprofil. pontjában mért sebességére: az áramlási sebesség számítása: abszolút hiba számítása: relatív hiba számítása: v 2 p din, levegő n v v v X i? i1 X i v A fentieben az X i mért mennyisége és a hozzáju apcsolódó mérési hibá: X 1 =p 0, p 0 =100 Pa X 2 =T 0, 0 = 1K X 3 =p din, p műszer =2Pa Bővebben lásd a hibaszámítási segédletet! 2 5

6 A mérés során nem szabad megfeledezni -A mérőberendezés beapcsolása előtt, illetve általában a mérőberendezés üzeme során mindig meg ell győződni a balesetmentes használat feltételeine teljesüléséről. A beapcsolásról, illetve a mérés özben végrehajtott változtatásoról a berendezés örnyezetében dolgozóat figyelmeztetni ell. - Minden mérési alalommal a légöri nyomás és teremhőmérsélet feljegyzéséről! - A felhasznált mérőműszereről leolvasott értée mértéegységéne és a ráju vonatozó egyéb tényező feljegyezéséről. - A felhasznált mérőműszere típusána, gyártási számána és a benne lévő mérőfolyadé sűrűségéne feljegyezéséről! - A mérőműszerről leolvasott mennyisége és a további számításonál felhasznált mennyisége mértéegységéne egyeztetéséről. - A nyomásmérő beötésénél figyelmesen ell eljárni a csatlaozó "+" illetve "-" ágána és a méréshatár iválasztásánál. Figyelni ell arra, hogy a nyomásmérő csatlaozó csonjaira a gumicsövet óvatosan ell felhelyezni. - A mérőperem felszerelésénél vigyázni ell a légtömör szerelésre, mert az esetlegesen ialauló réseen távozó illetve beáramló levegő jelentősen elronthatja a mérése eredményeit. - A nyomásözlő gumi, vagy szilion csöveet mérés előtt, esetleg özben is célszerű ellenőrizni, nehogy repedés, szaadás legyen rajtu, mert lyuas mérőcső esetén az összes addigi mérési eredmény árba vész. Az ellenőrzést szemrevételezéssel, vagy nyomástartási próbával végezhetjü el. Kritius ponto a műszerere ill. a nyomásivezetésere történő csatlaoztatás helyei. - A jegyzőönyv leadása előtt erősen ajánlott a onzultáció igénybevétele. Irodalom [1] Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai, Műegyetemi Kiadó,