M7 KÖNYÖKIDOM ÁRAMKÉPÉNEK VIZSGÁLATA ÉS VESZTESÉGTÉNYEZŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

Átírás

1 M7 KÖNYÖKIDOM ÁRAMKÉPÉNEK VIZSGÁLATA ÉS VESZTESÉGTÉNYEZŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA. A mérés célja A csőezetéeben az áramlás rányáltozását önyödomoal, csőíeel oldjá meg. Az rányáltozás jelentős áramlás eszteségeel jár, amelyne csöentésére számos módszert dolgozta. A jelen mérés célja önyödom áramlás eszteségéne meghatározása több geometra áltozatra, a eszteségtényező szemontjából legedezőbb alaítás álasztása.. A mérés leírása A zsgált önyödom egy négyzetes, mm eresztmetszetű dom, melyen eresztül leegőt áramoltatun át egy entlátor segítségéel. A csatorna, melybe a önyödomot szereltü a entlátor szíóoldalára csatlaoz. A önyödomba a ülső nyugalomban leő légtérből áraml be a leegő egy özel eszteségmentesne tenthető, leereített beszíó domon eresztül. Ezzel elérhető, hogy a önyö előtt áramlás megfelelően egyenletes legyen. A önyö után hosszabb egyenes csatorna mndét oldalfalán status nyomásmérés helyeet találun. A csatorna felső fala lexből észült, így lehetőség an az áramé megfgyelésére s, amennyben a röd cérnáal ellátott gombostűet beleszúrju a csatorna alsó, arafáal borított lajába.

2 Veszteségtényező A önyödom jóságát jellemezzü: a önyödom nyomáseszteségét egy mérőszámmal a ξ eszteségtényezőel. A eszteségtényező értée a alauló áramétől, főleg a leált zóná nagyságától függ. A önyödomban áramló özeg rányeltereléséhez, a súrlódás eszteség fedezéséhez a szeunder áramlás és a leált zóná áramlásána fenntartásához a ezeté elején többletnyomásra an szüség. A fente módosításáal ξ jelentősen csöenthető. A csöentést a önyöbe (. ábra) éített ülönféle eleme beéítéséel érhetjü el a jelen mérés során: - a ülső és/agy belső éles saro ülönböző leereítés sugarú íelt laora, agy 5º-os lara aló cseréjéel, a önyö ülső belső sara özött térbe helyezett egymással árhuzamos íelt terelőlao alalmazásáal. - más mód az oldalfalról az áramlásba benyúló s légterelőel ("aadállyal") a leált áramé módosítása (L alaú fémlao oldalfalhoz aló rögzítéséel). Ezzel a módszerrel a leálás zóna alaját, helyét, méretét módosíthatju. Ezzel a nagy nyomáseszteséget oozó leálás zóna csöenthető, így gaz, a helyleg bett s többlet nyomáseszteség árán sebb eszteségtényezőt ahatun, a önyö ellenállása csöenhet. Ebben az esetben az L alaú légterelő helyes méreténe és helyzeténe meghatározása a mérés feladata. A légterelő a önyö előtt belső oldalfalra szerelendő fel, ahogy azt az. ábra mutatja. Áramlás láthatóá tétele A berendezés az áramé láthatóá tételére s alalmas. Ezt a ísérletet fonalas álca mozgatásáal (a leált zóna meghatározása) agy fonalas zászló a arafa alalaba aló - l. négyzethálós - elhelyezéséel égezhetjü el. Jelen esetben a már említett cérnás gombostű használandó. Az áramlás szemléltetését célszerű mnden esetben lerajzola rögzíten, hogy a mérés jegyzőönyben, beszámoló előadásban melléletént szereeltethessü.. ábra: A önyö alaításána lehetősége

3 3. Mérés eredménye értéelése A eszteségtényező a dn dnamus nyomással dmenzótlanított önyö előtt ( ö,e ) és után ( ö,u ) össznyomáso ülönbsége: ξ össz. e össz. u ahol az áramló özeg sűrűsége, a eresztmetszetben érényes az átlagsebesség. Az átlagsebességet Prandtl-csőel, a ontonént sebességmérésre onatozó előíráso szernt határozhatju meg a önyö előtt csatornaszaasz eresztmetszeténe x ontjában mére (lásd. ontonént sebességmérés). A Prandtl-cső ozícónálásához a önyö előtt lexlaon ét furat található, ahol ét mélységben égezzü el a mérést. A átlagsebesség a ülönböző alalmazott terelőeleme esetén ssé áltozhat, mel azo a entlátor üzemállaotát s mértében megáltoztathatjá a önyödom eszteségtényezőjéne befolyásolása által. A mérés során a térfogatáramot először Prandtl-csőel mért dnamus nyomásoból határozzu meg, albrálás céljából: q A L dn, L Ezután a dgtáls nyomásmérő egy csonját a önyö előtt, a ét status nyomásezető furatot összeötő örezetéhez ötjü, míg a másal a légör nyomást mérjü. Az így aott nyomásérté jó özelítéssel a önyöben léő dnamus nyomással egyez meg. A fal súrlódásna és a beszíó elem eszteségéne és áramlásmódosító hatásána fgyelembeétele matt azonban egy orrecót ell alalmazzun. A status nyomásezető furatnál számítható térfogatáram: q A mért 3

4 A orrecó meghatározása: L A dn, mért dn, mért A orrecós tényező smerete után, a mérés toább részében Prandtl-cső használata nem szüséges. A térfogatáramoat a mért és a orrecós tényező smeretében határozzu meg. A eszteségtényező meghatározásához fent fejezés alaján az össznyomás-ülönbséget ell mérnün: ( össz.e - össz.u ). Mel azonban az állandó csatorna-eresztmetszet (folytonosság tétele) matt az átlagsebesség a önyö előtt és után megegyez, így az abból számolt dnamus nyomáso ülönbsége zérus (ld. alább átalaítást). Eor a eszteségtényező meghatározása a önyödom előtt ll. után mért status nyomáso ülönbségéne mérésére reduálható. A fejezés neezőjében edg az átlagsebséggel számolt dnamus nyomás szereel. ξ össz.e össz.u ( st,e + dn,e ) ( st,u + dn,u ) ( st,e + ) ( st,u + ) st,e st,u Mt jelent a önyö előtt ll. után mérés ont? A mérés során özetlenül a ( st,e st, u ) nyomásülönbséget mérjü, mel a dgtáls nyomásmérő egy ezetését a önyödom előtt status nyomásezető furatra ötjü, míg a más ezetését a önyö után oldalsó furatora csatlaoztatju. st,e : a önyödom előtt mért status nyomás mérés helye egyértelmű, a önyödombel áramlás szonyo sszahatása az áramlásra elhanyagolható. st,u : a önyödom után nyomásmérés hely megálasztásában a érdés egyedül csa az, hogy a önyö zaarásána hatása meddg terjed a csatornában, a önyö után mely ontban mért oldalfal status nyomással ell számoln? Erre a feladatra a önyö után csatornaszaasz oldalfalan, mndét oldalon status 8-0 nyomásezetés an elhelyeze egymás után, melyeen a csatorna nyomásmegoszlása mérhető. A nyomásmegoszlást ábrázola és egyeztete a fonalas rajzzal meghatározható az a eresztmetszete a csatornána, ahol a önyö matt leálás zóná már megszűntne tenthető, az áramlás eor mndét ( ülső / belső agy jobb / bal ) oldalon smét sszafesz az oldalfalra, jó özelítéssel a csatorna eresztmetszetben az áramonala smét árhuzamosa, így a étoldal status nyomáso megegyezne. A sebességrofl azonban ezen a helyen még nem szmmetrus, így azt a helyet ell megeresn, ahol már a mért status nyomás nem nöesz toább. Ebben a eresztmetszetben mondható, hogy az áramlás sszafeüdt az oldalfalra, llete hogy a sebességrofl s szmmetrus. Ehhez a eresztmetszethez tartozó nyomásértéet tentjü a önyö után status nyomásna, ez alaján ell számítan a önyö ellenállás-tényezőjét. /A önyötől legtáolabb ét mérés ont a entlátor szíócsonja matt aszmmetrus áramlás matt nem mérendő! /

5 A ξ értéét a álasztott terelőelemere agy az L alaú terelőelemere ell zsgáln. A ísérlet során ξ, mn értéet adó megoldást ell megeresn.. Jegyzőönyne tartalmazna ell - Prandtl-csöes átlagsebesség-mérés adata, albrácó - Status nyomás mért értéene táblázatos formában aló özlése, az oldalfal nyomáseloszlás ábrázolása dagramban a hossz (x[mm]) mentén (nyomásezetése geometra elhelyezedése lemérendő!!). Az ábrában ülön jobb- és baloldal nyomáseloszlás görbe, egy özös dagramban ábrázola adott önyödom-beállítás esetén. - A fonalas rajz özlése az adott alaításhoz. - Meghatározn az adatoból, hogy hol feüdt ssza az áramé és hogy hol szmmetrus a sebességrofl. Erre a ontra számítan az adott alaításhoz tartozó önyödom eszteségtényező értéét. - Mnden zsgált terelőelemre, agy önyödom geometra áltozatra hasonló módon megadn a eszteségtényező értéeet, mért adatoat, összefüggéseet és számított eredményeet. - A ülönböző terelőeleme esetén aott eszteségtényező, táblázatos agy grafus elemzése, l. a használt terelőlao / domo leereítés sugarána, benyúlás hosszána, sarotól mért helyzeténe, stb. függényében ábrázola, és bemutata a legedezőbb, llete legedezőtlenebb helyzetet. AZ ÖSSZEHASONLÍTÁS ALAPJA az ÜRES KÖNYÖKIDOM, TEHÁT NE FELEJTSÜK EL LEMÉRNI AZ ALAP KIALAKÍTÁSÚ KÖNYÖKIDOMOT! Enne a eszteségtényezőjéhez szonyíta onhatun le öeteztetéseet az elégzett méréseről, a ülönböző létrehozott áltozato értéelése ez alaján történ, tehát a dagramoban mndg szereeltetn ell az alabeállítás eszteségtényezőjét! - Mnden mérés eredmény szöeges értéelése, elemzése. - Hbaszámítás a önyödom eszteségtényező értéere, alamnt eze ábrázolása dagramban (Veszteségtényező értééhez tartozó hbasáos megjelenítéssel). Hbaszámítás A önyö-dom eszteségtényező fejezése: st.e st,u st,e ö ζ q A A A st.e ahol dn a átlagsebességből sszaszámolt dnamus nyomás. st.e l dn st.e dn n ζ Az abszolút hba számítása: δζ δx? X ahol az X mért mennysége és a hozzáju acsolódó mérés hbá: 5

6 X össz.e - össz.u st.e - st X dn dgtáls nyomásmérő hbája: δ műszer Pa dgtáls nyomásmérő hbája: δ műszer Pa δζ A relatí hba számítása:? ζ A eszteségtényezőre a jegyzőönyben az abszolút és relatí hba értéét s meg ell adn. A mérés során nem szabad megfeledezn -A mérőberendezés beacsolása előtt, llete általában a mérőberendezés üzeme során mndg meg ell győződn a balesetmentes használat feltételene teljesüléséről. A beacsolásról, llete a mérés özben égrehajtott áltoztatásoról a berendezés örnyezetében dolgozóat fgyelmeztetn ell. - Mnden mérés alalommal a légör nyomás és teremhőmérsélet feljegyzéséről! - A felhasznált mérőműszereről leolasott értée mértéegységéne és a ráju onatozó egyéb tényező (Például a ferdecsöes mromanométer mérőszál ferdítés tényezője.) feljegyezéséről. - A felhasznált mérőműszere tíusána, gyártás számána és a benne léő mérőfolyadé sűrűségéne feljegyezéséről! - A mérőműszerről leolasott mennysége és a toább számításonál felhasznált mennysége mértéegységéne egyeztetéséről. - Az "U-csöes" nyomásmérő elén műödő mromanométere csa megfelelően ízsznteze használható. - A nyomásmérő beötésénél fgyelmesen ell eljárn a csatlaozó "+" llete "-" ágána és a méréshatár álasztásánál. Általában mndegy manométer tíusnál, de emelten a ferdecsöes manométernél, fgyeln ell arra, hogy a nyomásmérő csatlaozó csonjara a gum csöet óatosan, "ráözelíte", a mérőfolyadé szál seledését fgyelemmel ísére ell felhelyezn. Ha beötőcsöe tömör rögzítése előtt a mérőfolyadé szál térése megözelít a maxmáls térést, úgy ha lehet méréshatárt ell áltoztatn a műszeren, ha ez nem segít, aor nagyobb nyomáso mérésére alalmas műszert ell álasztan a méréshez. Ellenező esetben a mérőfolyadé egy része a beötőcsőbe áraml meghamsíta, esetleg teljesen lehetetlenné tée a mérést. - A mérőerem felszerelésénél gyázn ell a légtömör szerelésre, mert az esetlegesen alauló réseen táozó llete beáramló leegő jelentősen elronthatja a mérése eredményet. - A nyomásözlő gum, agy szlon csöeet mérés előtt, esetleg özben s célszerű ellenőrzn, nehogy reedés, szaadás legyen rajtu, mert lyuas mérőcső esetén az összes addg mérés eredmény árba ész. Az ellenőrzést szemreételezéssel, agy nyomástartás róbáal égezhetjü el. Krtus onto a műszerere ll. a nyomásezetésere történő csatlaoztatás helye. Irodalom Lajos Tamás: Az áramlástan alaja, Műegyetem Kadó, Budaest 00, (3. fejezet Hdraula) 6