KÖNYÖKIDOM ÁRAMKÉPÉNEK VIZSGÁLATA ÉS VESZTESÉGTÉNYEZŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

Átírás

1 M7 KÖNYÖKIDOM ÁRAMKÉPÉNEK VIZSGÁLATA ÉS VESZTESÉGTÉNYEZŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA 1. A mérés célja A csővezetéeben az áramlás rányváltozását önyödomoal, csőíveel oldjá meg. Az rányváltozás jelentős áramlás veszteségeel jár, amelyne csöentésére számos módszert dolgozta. Jelen mérés célja egy önyödom áramlás veszteségéne meghatározása több geometra változatra, a veszteségtényező szemontjából legedvezőbb alaítás választása.. A mérés leírása A vzsgált önyödom egy négyzetes, a a mm eresztmetszetű dom, melyen eresztül levegőt áramoltatn át egy ventlátor segítségével. A csatorna, melybe a önyödomot szereltü, a ventlátor szívóoldalára csatlaoz. A önyödomba a ülső, nygalomban levő légtérből áraml be a levegő egy özel veszteségmentesne tenthető, leereített beszívó domon eresztül. Ezzel elérhető, hogy a önyö előtt áramlás megfelelően egyenletes legyen. A önyö tán hosszabb egyenes csatorna mndét oldalfalán 1

2 stats nyomásmérés helyeet találn. A csatorna felső fala lexből észült, így lehetőség van az áramé megfgyelésére s, amennyben a rövd cérnával ellátott gombostűet beleszúrj a csatorna alsó, arafával borított lajába..1 Térfogatáram, átlagsebesség A beszívó dom tán mérhető stats nyomás és a légör nyomás ülönbsége ( ), mvel a beszívó dom sznte veszteségmentes, jó özelítéssel a csőbél dnams nyomással egyez meg. Ez alaján a térfogatáram a övetező összefüggéseel számolható: q v A a, ahol: az áramló özeg sűrűsége, edg egy a veszteségeet fgyelembe vevő orrecós tényező. Az átlagsebesség edg a övetező szernt határozható meg: qv v A A orrecós tényező meghatározása Prandtl-csővel történő sebességmérés alaján lehetséges. Az átlagsebességet Prandtl-csővel, a ontonént sebességmérésre vonatozó előíráso szernt, a önyö előtt csatornaszaasz eresztmetszeténe x= ontjában mérve (lásd. ontonént sebességmérés) határozhatj meg. A Prandtl-cső ozíconálásához a önyö előtt lexlaon ét frat található, ahol ét mélységben végezzü el a mérést. A v átlagsebesség a ülönböző alalmazott terelőeleme esetén ssé változhat, mvel azo a ventlátor üzemállaotát s ében megváltoztathatjá (mndeözben változ a önyödom veszteségtényezője s). A ontonént sebesség mérés alaján az átlagsebesség: v 1 v 1 dn,,

3 ahol dn, a Prandtl-csővel az -ed ontban dnams nyomás. Így a orrecós tényező a övetező szernt számolható: 1 dn, 1 dn, A orrecós tényező meghatározásához szüséges mérése az első mérés összeállítás során végezendőe el, ez tán, mvel a onstansna tenthető, Prandtl-cső használatára nncs szüség, a térfogatáram és az átlagsebesség az egyes összeállításohoz tartozó értéeből számítható.. Veszteségtényező A önyödomban alaló veszteségeet egy mérőszámmal a jellemezzü. A veszteségtényező az alábba szernt számolható: veszteségtényezővel ö. e ö, v. ahol ö, e és ö, a önyö előtt és tán össznyomás. A veszteségtényező értée a alaló áramétől, főleg a leválás zóná nagyságától függ. A önyödomban áramló özeg rányeltereléséhez, a súrlódás veszteség fedezéséhez, a szender áramlás és a levált zóná áramlásána fenntartásához a vezeté elején többletnyomásra van szüség. A fente módosításával jelentősen csöenthető. A csöentést a önyöbe (1. ábra) éített ülönféle eleme beéítésével érhetjü el: - a önyödom geometrájána oly módon történő módosításával, hogy azt az áramló levegő önnyebben tdja övetn. Ez a ülső és belső éles saro cseréjével lletve terelő lemeze behelyezésével tehető meg. - más mód az oldalfalról az áramlásba benyúló s légterelővel ("aadállyal") a levált áramé módosítása (L alaú fémla oldalfalhoz való rögzítésével). Ezzel a módszerrel a leválás zóna alaját, helyét, méretét módosíthatj. Ezzel a nagy nyomásveszteséget oozó leválás zóna csöenthető, így - gaz, a helyleg bevtt s többlet nyomásveszteség árán - sebb veszteségtényezőt ahatn: 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 1. ábra mtatja. 3

4 .3 Áramlás láthatóvá tétele 1. ábra: A önyö alaításána lehetősége A berendezés az áramé láthatóvá tételére s alalmas. Ezt a ísérletet fonalas álca mozgatásával (a levált zóna meghatározása) vagy fonala arafa alalaba való - l. négyzethálós - elhelyezésével végezhetjü el. Jelen esetben a már említett, cérnás gombostű használandó. Az áramlás szemléltetését célszerű mnden esetben fényéen rögzíten, hogy a mérés jegyzőönyvben, beszámoló előadásban melléletént szereeltethessü. 3. Mérés eredménye értéelése 3.1 Veszteségtényező A veszteségtényező meghatározásához fent fejezés alaján az össznyomás-ülönbséget ell mérnün: ( ö, e ö, ). Mvel az állandó csatorna-eresztmetszet (folytonosság tétele) matt az átlagsebesség a önyö előtt és tán megegyez, így az abból számolt dnams nyomáso ülönbsége zérs: ö. e ö. st, e dn, e ) ( st dn, ) ( st, e v ) ( st v ) ( st, e st Az átlagsebesség dnams nyomása edg a és a számolható: smeretében övetező szernt v Tehát jelen összeállítás esetén a veszteségtényező meghatározása az alábba szernt történ: st, e st Mt jelent a önyö előtt ll. tán mérés ont? st e st A mérés során özvetlenül a (, ) nyomásülönbséget mérjü, mvel a dgtáls nyomásmérő egy vezetését a önyödom előtt stats nyomásvezető fratra ötjü, míg a más vezetését a önyö tán oldalsó fratora csatlaoztatj. st,e : a önyödom előtt stats nyomás mérés helye egyértelmű, a önyödombel áramlás vszonyo vsszahatása az áramlásra elhanyagolható.

5 st, : a önyödom tán nyomásmérés hely megválasztásában a érdés egyedül csa az, hogy a önyö zavarásána hatása meddg terjed a csatornában, a önyö tán mely ontban oldalfal stats nyomással ell számoln? Erre a feladatra a önyö tán csatornaszaasz oldalfalan, mndét oldalon 18-0 stats nyomásvezetés van elhelyezve, melyeen a csatorna nyomásmegoszlása mérhető. A nyomásmegoszlást ábrázolva és egyeztetve a fonalas rajzzal, meghatározható az a eresztmetszete a csatornána, ahol a önyö matt leválás zóná már megszűntne tenthető. Eor az áramlás mndét ( ülső / belső vagy jobb / bal ) oldalon smét vsszafesz az oldalfalra, jó özelítéssel a csatorna eresztmetszetben az áramvonala smét árhzamosa, így a étoldal stats nyomáso megegyezne. A sebességrofl azonban ezen a helyen még nem szmmetrs, így azt a helyet ell megeresn, ahol már a stats nyomás nem növesz tovább. Ebben a eresztmetszetben mondható, hogy az áramlás vsszafeüdt az oldalfalra, lletve hogy a sebességrofl s szmmetrs. Ehhez a eresztmetszethez tartozó nyomásértéet tentjü a önyö tán stats nyomásna, ez alaján ell számítan a önyö ellenállás-tényezőjét. /A önyötől legtávolabb ét mérés ont a ventlátor szívócsonja matt aszmmetrs áramlás matt nem mérendő! / 3. Veszteségteljesítmény A gyaorlat szemontból a önyödom által oozott nyomásveszteség legyőzésére fordított teljesítmény s fontosgyans ez a ventlátort hajtó motor által felvett vllamos teljesítmény többletént jelen meg, melyet az eletromos szolgáltató felé meg ell téríten. A veszteségteljesítmény a övetező szernt határozható meg: 3.3 Hbaszámítás A P veszt qv ö, e ö, st, e st Az abszolút hba számítása R származtatott mennységre: ahol az - mennysége és a A relatív hba számítása: n R R, 1 - a hozzáj acsolódó mérés hbá. R R A hbaszámítást a veszteségtényezőre és a veszteségteljesítményre ell elvégezn. A veszteségtényező esetén fgyelembe veendő mérés hbá:? 5

6 1 a dgtáls nyomásmérő hbája: dg Pa st, e st a dgtáls nyomásmérő hbája: dg Pa A veszteségteljesítmény esetén fgyelembe veendő mérés hbá: 1 a dgtáls nyomásmérő hbája: dg Pa st, e st a dgtáls nyomásmérő hbája: dg Pa 3 T o a hőmérő hbája: T o 1K a barométer hbája: o 100 Pa 0. A mérés során elvégzendő feladato - A légör adato leolvasása a mérés elején és végén - A dgtáls nyomásmérő() albrácója - A beszívó dom albrácója - A nyomásvezetése helyéne lemérése - Az egyén mérés feladatban megadott összeállításora a értée lemérése a térfogatáram számításhoz - Az egyén mérés feladatban megadott összeállításora a önyö tán nyomásleftáso véggmérése a csatorna ét oldalán - Az áramé domentácója mnden esetre 5. Jegyzőönyvne tartalmazna ell - Prandtl-csöves átlagsebesség-mérés adata, a orrecós tényező számítása - A éz dgtáls nyomásmérő albrácója - Stats nyomás értéene táblázatos formában való özlése, az oldalfal nyomáseloszlás ábrázolása dagramban a hossz (x[mm]) mentén (nyomásvezetése geometra elhelyezedése lemérendő!!). Az ábrában ülön jobb- és baloldal nyomáseloszlás görbe, egy özös dagramban ábrázolva adott önyödom-beállítás esetén. - A fonalas rajz vagy fényé özlése mnden alaításhoz. - Meghatározn az adatoból mnden esetre, hogy hol feüdt vssza az áramé, és hol szmmetrs a sebességrofl. Erre a ontra számítan az adott alaításhoz tartozó önyödom veszteségtényező és veszteségteljesítmény értéét. - Mnden vzsgált terelőelemre, vagy önyödom geometra változatra hasonló módon megadn a veszteségtényező és veszteségteljesítmény értéeet, adatoat, összefüggéseet és számított eredményeet. - Hbaszámítás 6

7 - A ülönböző terelőeleme esetén aott veszteségtényező és veszteségteljesítménye táblázatos és grafs elemzése, l. a használt terelőlao / domo leereítés sgarána, benyúlás hosszána, sarotól helyzeténe, stb. függvényében ábrázolva, és bemtatva a legedvezőbb, lletve legedvezőtlenebb helyzetet. - Mnden mérés eredmény szöveges értéelése, elemzése. - Hbaszámítás a önyödom veszteségtényező és veszteségteljesítmény értéere, valamnt eze ábrázolása dagramban (hbasávos megjelenítéssel). - Rövd összefoglalás. A mérés során nem szabad megfeledezn -A mérőberendezés beacsolása előtt, lletve általában a mérőberendezés üzeme során mndg meg ell győződn a balesetmentes használat feltételene teljesüléséről. A beacsolásról, lletve a mérés özben végrehajtott változtatásoról a berendezés örnyezetében dolgozóat fgyelmeztetn ell. - Mnden mérés alalommal a légör nyomás és teremhőmérsélet feljegyzéséről! - A felhasznált mérőműszereről leolvasott értée éegységéne és a ráj vonatozó egyéb tényező feljegyezéséről. - A felhasznált mérőműszere tísána, gyártás számána és a benne lévő mérőfolyadé sűrűségéne feljegyezéséről! - A mérőműszerről leolvasott mennysége és a tovább számításonál felhasznált mennysége éegységéne egyeztetéséről. - A dgtáls nyomásmérő albrácójáról! - A nyomásmérő beötésénél fgyelmesen ell eljárn a csatlaozó "+" lletve "-" ágána és a méréshatár választásánál. Fgyeln ell arra, hogy a nyomásmérő csatlaozó csonjara a gmcsövet óvatosan ell felhelyezn. - A nyomásözlő gm, vagy szlon csöveet mérés előtt, esetleg özben s célszerű ellenőrzn, nehogy reedés, szaadás legyen rajt, mert lyas mérőcső esetén az összes addg mérés eredmény árba vész. Krts onto a műszerere ll. a nyomásvezetésere történő csatlaoztatás helye. - A jegyzőönyv leadása előtt erősen ajánlott a onzltácó génybevétele. Irodalom Lajos Tamás: Az áramlástan alaja, Műegyetem Kadó, Bdaest 00, (13. fejezet Hdrala) 7