Необходимо произвести обработку экспериментальных данных

Для определения расхода воздуха G (кг/с) применим формулу:
G=ρ∙w∙f
где ρ – это плотность воздуха в критическом сечении измеряемого сопла, кг/м3;
- w – это скорость воздуха в критическом сечении сопла, м/с;
- f– площадь критического сечения сопла, м2.
Для вычисления расхода воздуха необходимо вычислить площадь критического сечения:
f=π∙d24
где d = 0,012 м – диаметр сопла в критическом сечении, м:
f=πd24=0.0000785 м2
Находим плотность и скорость воздуха через газодинамические функции.
Определим приведенное давление по формуле:
πк=1-2рр*
где р – измеренное давление в критическом состоянии сопла (по ртутному манометру), мм рт.ст;
р*=764- давление окружающей среды, замеренное по барометру, мм рт.ст.
По формуле:
∆р=рсистр*
из которой следует:
рсист=р*∙∆р
Данные вычислений и результаты расчетов сведем в таблицу 1
Таблица 1 – Рассчитанные параметры каналов
3 ∆р
0,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,8 0,78 0,75 0,7
рсист
43 57 72 83 94 103 113 124 133 146 170
πк
0,89 0,85 0,81 0,78 0,75 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62 0,55
Т 262,68 251,83 240,21 231,69 223,16 216,19 208,44 199,92 192,94 182,87 164,27
М 5,42 4,58 3,94 3,58 3,28 3,06 2,85 2,63 2,48 2,27 1,93
а 324,88 318,10 310,67 305,11 299,44 294,73 289,40 283,42 278,43 271,07 256,91
w 258,72 297,88 334,79 359,45 382,53 400,43 419,41 439,35 455,02 476,74 514,43
ρ
7,25 6,31 5,48 4,96 4,50 4,16 3,82 3,48 3,23 2,89 2,37
G 0,0762 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
4 ∆р
0,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,8 0,78 0,75 0,7
рсист
30 39 50 63 73 86 100 111 123 140 170
πк
0,92 0,90 0,87 0,84 0,81 0,77 0,74 0,71 0,68 0,63 0,55
Т 272,75 265,78 257,26 247,18 239,43 229,36 218,51 209,99 200,69 187,52 164,27
М 0,65 0,75 0,87 0,99 1,09 1,21 1,33 1,43 1,54 1,70 2,00
а 331,05 326,79 321,51 315,15 310,17 303,57 296,31 290,47 283,97 274,49 256,91
w 216,10 246,40 278,99 313,17 337,11 365,89 394,55 415,69 437,58 466,84 514,43
ρ
8,31 7,55 6,76 5,96 5,43 4,83 4,27 3,89 3,51 3,04 2,37
G 0,14 0,15 0,15 0,15 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,11 0,10
Определяем температуру воздуха в критическом сечении мерного сопла Т, К:
Т=πк∙Т*kk-1k-1k
где Т*=296 - температура окружающей среды, К;
k =1,4 показатель адиабаты для воздуха.
Рассчитаем температуру воздуха, данные сведем в таблицу 1.
Определяем число Маха М по формуле:
М=Т*Т-1∙2k-1
Результаты вычислений сведем в таблицу 1.
Определяем скорость звука а, м/с, по формуле:
a=kRT
где R = 287 Дж/кг·К – газовая постоянная для воздуха.
Все значения сведем также в таблицу 1.
Определяем скорость воздуха в критическом сечении w, м/с по формуле:
w=М∙α
Из уравнения состояния находим плотность окружающей среды р*, кг/м3, по формуле:
ρ*=101325∙р*R∙T*∙760
ρ3*=101325∙764287∙296∙760=1,199; ρ4*=101325∙764287∙296∙760=1,199
Определяем плотность воздуха в критическом сечении ρ, кг/м3, по формуле:
ρ=ρ*1+М2∙k-11k-1
Определяем массовый расход воздуха G, кг/с, по формуле:G=ρ∙w∙f
По полученным значениям расхода воздуха строим график зависимости G=f(∆ρ) через каналы 3,4.
Рисунок 1 - Зависимости массового расхода воздуха (G) от отношения давления на выходе к давлению на входе (Δp = pсист./p*) через конфузорно-диффузорный канал при стационарном режиме течения
Вывод:
В ходе данной работы была произведена обработка экспериментальных – рассчитаны расходы через 2 канала (3,4) - канал с конфузорно-диффузорной вставкой d = 10 мм с конусными участками 60 и 15 градусов и канал с конфузорно-диффузорной вставкой d = 10 мм с конусными участками 15 и 60 градусов, построены графики расходов в зависимости от Δp, как видно из графиков расход через два канала отличается незначительно.