M5 RADIÁLIS SZABADSUGÁR VIZSGÁLATA

Átírás

1 M5 RADIÁLIS SZABADSUGÁR VIZSGÁLATA 1. A mérés célja Légtechna berendezéseben gyaran alalmazna radáls szabadsugaraat s sebességű levegő-bevezetés megvalósítására. Hasonlóan a hengeres szabadsugarahoz, a radáls szabadsugaraban áramló özeg sebessége a szmmetrasíban maxmáls. Az áramlás sebesség maxmuma a fúvás eresztmetszettől távolodva a sugár szélességéne növeedésével csöen. A mérés célja radáls szabadsugár áramlás jellemzőne megsmerése a sebességmező feltérépezésével. 2. A mérőberendezés leírása Egy radáls átömlésű ventlátor segítségével levegőt áramoltatun az 1. ábrán vázolt légbevezető elemen eresztül. Négy ülönböző fúvó domot építhetün be, melye esetén a lépő sugár szmmetratengellyel bezárt β szöge β=30º, 45º, 60º, 90º. A fúvóa nyílása változtatható h szélességű, de ügyeljün arra, hogy ez a h mn =1mm, h max =4mm résméret tartományon belül legyen, mvel túl nagy résméret esetén már a fúvás eresztmetszetben s aszmmetrus áramép alaul, és a szabadsugár tengelye jelentősen eltér a β-val adott geometra tengelytől. A mérés során eze özül csa egyféle h résmérettel beállított egy β szögű dom által létrehozott radáls szabadsugár sebességtér mérése az elvégzendő feladat. 1

2 A áramló levegő sebességét Ptot-cső és a hozzá apcsolt dgtáls nyomásmérő műszer segítségével mérjü. A Ptot-cső tetszés szernt pozíconálható egy mozgató állvány segítségével. A ventlátor a szabad légörből szív. Szívóoldalán egy beszívó mérőperemmel mérjü az áramoltatott térfogatáramot. A mérőberendezéssel vzsgálható a légbevezető elem tengelyével 90 foos szöget bezáró (1.jelű fúvóa) és β< 90 fúvás szöggel jellemezhető (2., 3. és 4. jelű fúvóával létrehozott) szabadsugara. 1. ábra A mérőberendezés vázlata 2

3 2. ábra: A oordnáta-rendszer vázlata 3. A mérés elve A szabadsugár sí, vagy csonaúp alaú, a benne áramló levegő áramvonala jó özelítéssel párhuzamos egyenese. A fúvónyílástól a sugár tengelyében, r rányban távolodva egyre csöen az r=áll eresztmetszeteben mérhető v max maxmáls sebesség, míg a sugárban áramló levegő q V térfogatárama egyre növesz. (A sugár magával ragadja a örnyező levegőt. ld [1] 7. fejezet) Szabadsugárban a légnyomás jó özelítéssel megegyez az atmoszférus nyomással, ezért a Ptot-cső által mért torlópont p ö össznyomás és az atmoszférus nyomás (p 0 ) ülönbsége a levegő p dn dnamus nyomása. Ebből az adott pontbel áramlás sebesség számítható. 2 v = ρ p dn, 4. A mérés folyamata a./ A berendezésen átáramló térfogatáram mérése a beszívó mérőperem segítségével. b./ A Ptot-csövet ézzel a fúvónyílás r=0 áramlás eresztmetszeténe özéppontjába tartva, a erület mentén 90 foonént lemérve 4 pontban ellenőrzzü, hogy az áramép szmmetrus-e (elég egyenletes-e a erület mentén) vagy sem. Feltételezve, hogy a lépő eresztmetszetben egyenletes a sebességmegoszlás, a áramló özeg térfogatárama a 4 pontbel mérésból özelítően meghatározható, és összevethető a beszívó mérőperem által számítottal. A ontnutás matt ezen térfogatáramona jó özelítéssel meg ell egyezne, így a tovább mérése előtt a nagyságrende ellenőrzhető. c./ A Ptot-cső egy pozconáló állványra van rögzítve, amelyen menetes orsó segítségével mozgatható. Ily módon az r=áll. távolságban y= 1mm-es osztással (az orsót teerve 1 menetemeledésny) lépéseben haladva a radáls szabadsugár eresztmetszetében a sebességprofl meghatározható. Legalább 10 sebességproflt ell lemérn r=5mm-ént az (r=0mm) fúvónyílástól távolodva. 3

4 5. A mérés értéelése: a) Ábrázolja özös dagramban a fúvóa nyílásától ülönböző r távolságban lévő eresztmetszeteben mért sebességprofloat! v(r, y) b) Ábrázolja özös dagramban a fúvóa nyílásától ülönböző r távolságban lévő eresztmetszeteben mért sebességprofloat a v max hely maxmáls sebességre és a maxmáls sebesség feléhez tartozó y 1/2 értére! v /v max =f(y/y 1/2 ) c) Ábrázolja a eresztmetszeteben mért sebességproflo maxmáls sebesség értéet 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 vzsgált r=áll. eresztmetszeteen átáramló térfogatáramoat egyszerű numerus ntegrálással ell számítan. A számítás menete 90 -os befúvás esetén: Meghatározzu a vzsgált szabadsugár eresztmetszet felületét, amely egy henger palást. ( β 90 esetén ez egy úppalást) A henger palásfelülete s=r bef +r sugár smeretében számítható ( Apalást, = 2sπ h ). A h megegyez a hengerpalást részfelület szélességével az adott eresztmetszetben. Ez az adott eresztmetszetben az azonos y= 1mm lépésözöel mért értée alaján adód. A szabadsugár adott hengerpalást részfelület szélességhez ( y=1mm) tartozó rész-térfogatáramoat összegezve megapju az adott r=áll. helyen érvényes térfogatáramot. A rész-térfogatáramot az átlagsebesség és a hengerpalást részfelület smeretében számíthatju. (pl. qv, = Apalást, v ) apju. Egy eresztmetszetben mnden egyes felületrészre ell számítan a rész-térfogatáramot és eze összege adja majd a eresztmetszeten átáramló teljes térfogatáramot. A értéeléshez mnden r=áll. eresztmetszetre hasonlóan ell el végezn a számítást. 3. ábra: Numerus ntegrálás értelmezéséhez sematus ábra 4

5 A numerus ntegrálás elvégzése ferde fúvás esetén: 4. ábra: Numerus ntegrálás értelmezéséhez sematus ábra q n V, = Apalást, v = 2 ( Rbef + r sn β ) = 1 π h v Hbaszámítás A hbaszámítást egy magtávolságon túl mért sebességprofl mnden egyes sebességmérés pontjára ell elvégezn. Az adott sebességprofl. pontjában mért sebességére: az áramlás sebesség számítása: abszolút hba számítása: relatív hba számítása: v = 2 p ρ dn, levegő n v δv δ v = δx =? = 1 X v ahol az X mért mennysége és a hozzáju apcsolódó mérés hbá: X 1 =p 0, δp 0 =100 Pa X 2 =T 0, δτ 0 = 1K X 3 =p dn, δp műszer =2Pa Bővebben lásd a hbaszámítás segédletet! A mérés során nem szabad megfeledezn 2 -A mérőberendezés beapcsolása előtt, lletve általában a mérőberendezés üzeme során mndg meg ell győződn a balesetmentes használat feltételene teljesüléséről. A beapcsolásról, 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 mértéegységéne és a ráju vonatozó egyéb tényező (Például a ferdecsöves mromanométer mérőszál ferdítés tényezője.) feljegyezéséről. - A felhasznált mérőműszere típusána, gyártás számána és a benne lévő mérőfolyadé sűrűségéne feljegyezéséről! - A mérőműszerről leolvasott mennysége és a tovább számításonál felhasznált mennysége mértéegységéne egyeztetéséről. - Az "U-csöves" nyomásmérő elvén műödő mromanométere csa megfelelően vízszntezve használható. - A nyomásmérő beötésénél fgyelmesen ell eljárn a csatlaozó "+" lletve "-" ágána és a méréshatár választásánál. Általában mndegy manométer típusnál, de emelten a ferdecsöves manométernél, fgyeln ell arra, hogy a nyomásmérő csatlaozó csonjara a gum csövet óvatosan, "ráözelítve", a mérőfolyadé szál vseledését fgyelemmel ísérve ell felhelyezn. Ha beötőcsöve tömör rögzítése előtt a mérőfolyadé szál térése megözelít a maxmáls térést, úgy ha lehet méréshatárt ell változtatn a műszeren, ha ez nem segít, aor nagyobb nyomáso mérésére alalmas műszert ell 5

6 választan a méréshez. Ellenező esetben a mérőfolyadé egy része a beötőcsőbe áraml meghamsítva, esetleg teljesen lehetetlenné téve a mérést. - A mérőperem felszerelésénél vgyázn ell a légtömör szerelésre, mert az esetlegesen alauló réseen távozó lletve beáramló levegő jelentősen elronthatja a mérése eredményet. - A nyomásözlő gum, vagy szlon csöveet mérés előtt, esetleg özben s célszerű ellenőrzn, nehogy repedés, szaadás legyen rajtu, mert lyuas mérőcső esetén az összes addg mérés eredmény árba vész. Az ellenőrzést szemrevételezéssel, vagy nyomástartás próbával végezhetjü el. Krtus ponto a műszerere ll. a nyomásvezetésere történő csatlaoztatás helye. Irodalom [1] Lajos Tamás: Az áramlástan alapja, Műegyetem Kadó,