Основы вентиляции помещений

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Донбасская Государственная Академия Строительства и Архитектуры

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по курсу «Вентиляция»

часть II

(для студентов специальности 7.092108)

Макеевка 2004

Утверждено

На заседании кафедры «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция»

протокол № _____ от

УДК 697

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Вентиляция» ч.II (для студентов специальности 7.092108) /Сост. А.Я. Орлова, А.Н. Маркин, В.А. Ольховиченко. - Макеевка: ДонГАСА, 2004. - с. 27

Составлены в соответствии с программой курса «Вентиляция». Приведены общие рекомендации к выполнению лабораторных работ, по обработке экспериментальных данных, излагаются методика и порядок выполнения лабораторных работ, углубляющих теоретические знания, полученные при изучении дисциплин. Содержатся основные правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ.

Составители:

А.Я. Орлова, ассистент

А.Н. Маркин, к.т.н., доцент

В.А. Ольховиченко, к.т.н., доцент

Отв. за выпуск:

А.А. Олексюк, к.т.н., доцент

Рецензент:

Л.Д. Катин, к.т.н., доцент

Содержание

Правила техники безопасности в лаборатории

Правила поведения в лабораториях

Правила составления отчетов

Лабораторная работа 1. Исследование всасывающего факела

Лабораторная работа 2. Исследование изотермической свободной турбулентной струи

Лабораторная работа 3. Определение удельной потери давления в воздуховодах

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента местного сопротивления тройника

Лабораторная работа 5. Исследование эффективности работы панели равномерного всасывания

Лабораторная работа 6. Определение запыленности воздуха

Лабораторная работа 7. Испытание пылеуловителя

Список рекомендованной литературы

Правила техники безопасности в лаборатории

1. Каждый студент перед выполнением работы обязан ознакомиться с инструкциями к лабораторной работе и техникой безопасности.

2. Готовность студентов к выполнению работ проверяется преподавателем.

3. Собранная схема измерений обязательно должна быть проверена руководителем работ.

4. Переносить приборы с одного рабочего места на другое запрещается.

5. Студенты, нарушившие пункты 3 и 4, несут административную, а в случае порчи приборов или оборудования - материальную ответственность.

6. При обнаружении ненормальной работы схемы (зашкаливание приборов, гудение трансформаторов, сгорание предохранителя) студент обязан отключить схему и сообщить об этом руководителю работ.

7. К работе с аппаратурой допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности и ознакомленные с паспортом на аппаратуру.

8. Аппаратура и применяемые при проверках приборы и оборудование должны быть заземлены.

9. Перед включением вентилятора необходимо предварительно принять меры по прекращению работ по обслуживанию данного вентилятора и электродвигателя и оповестить персонал о пуске вентилятора. Включение вентилятора производится преподавателем или лаборантом.

10. В процессе эксплуатации вентустановок необходимо строго следить за тем, чтобы в проточную часть вентилятора не попадали посторонние предметы.

В случае поражения током необходимо: отключить напряжение, не прикасаясь к пострадавшему; о случившемся немедленно доложить руководителю работы.

Правила поведения в лабораториях

Студенты работают в лаборатории согласно расписанию и только со своей группой. Выполнение пропущенных работ возможно в часы консультаций преподавателя. Студент должен быть подготовлен к лабораторной работе.

Опоздавшие к началу работ или плохо подготовленные студенты к выполнению последних не допускаются.

Перед сборкой схемы студент должен убедиться в наличии всех приборов, указанных в инструкции.

Выносить приборы, переставлять их на другие столы или переносить их из одной лаборатории в другую без разрешения руководителей работ запрещается.

Собранная студентом схема обязательно должна быть проверена преподавателем или лаборантом.

После окончания эксперимента необходимо разобрать схему, аккуратно сложить приборы и принадлежности и подготовиться к отчету о работе.

Студент, не сдавший отчет по предыдущей лабораторной работе, к выполнению следующей не допускается.

Каждый студент обязан бережно относиться к приборам и оборудованию в лабораториях. Студентам запрещается самовольно исправлять приборы и оборудование лаборатории. Студент, испортивший прибор, обязан немедленно сообщить об этом преподавателю.

Правила составления отчетов

1. Отчет о каждой работе должен представляться отдельно, а не быть вписанным в общую тетрадь отчетов.

2. В отчете должно быть следующее:

а) краткое описание лабораторной работы;

б) схема опытной установки;

в) перечень и подробные данные всех приборов, применённых в работе;

г) результаты наблюдений и последующих вычислений;

д) графики с кривыми, выражающими результаты измерений;

е) выводы, сделанные студентом в результате проделанной работы.

Лабораторная работа 1. Исследование всасывающего факела

Закономерности образования всасывающих факелов используются при расчёте местной вытяжной вентиляции в производственных помещениях.

Во многих случаях всасывающий факел одного отсоса не охватывает полностью источник вредностей, следовательно, не полностью их улавливает. Поэтому приходится устанавливать рядом несколько отсосов, которые при своей работе создают совместную зону всасывания, форма, размеры и эффективность действия которой зависят от формы, размеров и взаимного расположения отсосов относительно друг друга и источника вредностей, от скорости движения в самом отсосе.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1 Всасывающий факел

В отличие от приточной струи зона действия всасывающего факела очень мала, а линии равных скоростей напоминают силовые линии магнитного поля. Это обусловлено тем, что воздух к отверстию подтекает со всех сторон. Структура всасывающего факела показана на рисунке 1.1.

Кривые представляют собой геометрическое место точек одинаковых скоростей, указывают направление движения потока. Линии, перпендикулярные кривым скоростей, называются линиями тока воздуха. Скорость воздуха в зоне разрежения быстро падает и на расстоянии одного диаметра от плоскости всасывания составляет около 15% от максимальной скорости у самого отверстия. Вследствие этого для повышения эффективности отсосов их приходится устанавливать максимально близко к источнику вредности.

Зависимость изменения осевых скоростей всасывающих факелов имеет следующий вид:

(1.1)

где: v_x - осевая скорость всасывающего факела на расстоянии х от всасывающего патрубка, м/с;

v₀ - осевая скорость во всасывающем патрубке, м/с;

с₀ - средняя скорость в сечении всасывающего патрубка, м/с;

х - расстояние от всасывающего патрубка, м;

F - площадь поперечного сечения всасывающего патрубка, м²;

К - опытный коэффициент, для квадратного и круглого всасывающих отверстий К = 7,7.

Зная осевую скорость v_x на любом расстоянии от плоскости всасывания, а также минимально допустимые скорости воздуха для захвата и уноса вредности, можно определить необходимое расстояние от отсоса до источника вредностей.

Исследование всасывающего факела производится на лабораторной установке (рис. 1.2).

Установка состоит из вентилятора 1, всасывающего патрубка 2, анемометра 3, установленного на передвижном штативе 4.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.2 Лабораторный стенд для исследования всасывающего факела

Зона действия всасывающего факела, образующегося во всасывающем отверстии воздуховода при работе вентилятора, определяется путём перемещения анемометра по оси струи в направлении от всасывающего отверстия на расстояние, при котором крыльчатка анемометра перестаёт вращаться. Измерив расстояние от всасывающего патрубка до места остановки анемометра, получим величину зоны действия всасывающего факела. изотермический турбулентный воздуховод запыленность

Порядок проведения работы

1. На расстоянии х от всасывающего патрубка в зоне действия всасывающего факела анемометром, установленным по оси, измеряется осевая скорость v_x.

Для нахождения величины v_x по выражению (1.1) и сравнения её с v_x, полученной экспериментально, тем же анемометром измеряют осевую скорость в сечении всасывающего патрубка, а также определяют площадь всасывающего отверстия.

2. Измерение осевой скорости факела по мере удаления от всасывающего патрубка осуществляется анемометром при перемещении его по оси через интервалы 20-30 мм до полной остановки крыльчатки.

3. По результатам измерений и расчетов строится график изменения осевой скорости, по оси абсцисс которого откладывается расстояние от всасывающего отверстия (в мм), по оси ординат - скорости (в м/с).

Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Результаты измерений и расчетов параметров всасывающей струи

Номер измерений	F, м2	х, м	Показания анемометра	Осевая скорость на расстоянии х	Данные расчета vх по формуле (1.1)
			n1	n2	с	m	vх
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1		0
2
3
4
…

Лабораторная работа 2. Исследование изотермической свободной турбулентной струи

Цель работы: исследование геометрических и аэродинамических свойств воздушной струи и сопоставление полученных данных с теоретическими.

Общие указания

Свободная затопленная турбулентная струя образуется при истечении газообразной или капельной жидкости в безграничное или достаточно большое пространство, заполненное той же, но покоящейся жидкостью. Изотермическая струя имеет по всему объёму одну температуру, равную температуре окружающей неподвижной жидкости.

Турбулентная струя характеризуется интенсивным поперечным перемещением частиц, что приводит к подтормаживанию периферийных слоёв струи и движению неподвижных слоёв воздуха, окружающих струю.

Согласно теории Г.Н.Абрамовича, воздух, вытекая из воздухораспределителя, образует струю с криволинейными границами, которые приближённо могут быть заменены прямыми АВ, ВC, DЕ и ЕF (рисунок 2.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.1 Схема турбулентной струи

В струе различают начальный участок АВDE и основной BCEF. Сечение BE называют переходным сечением. На начальном участке по оси струи скорость воздуха неизменная и равна скорости воздуха в выходном отверстии воздуховода. Область струи с постоянными скоростями называют ядром струи. Границей струи можно считать геометрическое место точек, в которых значение составляющей скорости движения частиц струи в направлении, параллельном её оси, равно 0.

Если соединить между собой ординаты границ струи, то получается прямая линия, идущая под углом к оси струи. Этот угол называют углом расширения струи. Если продолжить линии границы струи по направлению к приточному отверстию, то они сойдутся в точке, которую принято называть полюсом струи. Расстояние П-0 от места выхода потока до полюса П носит название полюсного расстояния.

В задачу лабораторной работы входит определение длины начального участка l₀; скорости воздуха по оси струи v_x в сечениях Х_I и Х_II; диаметра струи D_х, в сечении Х_I и Х_II; угла расширения внешней границы струи ; угла сужения границ ядра струи и сравнение полученных результатов с вычисленными по зависимостям вида:

Для начального участка:

а) длина начального участка

(2.1)

где: d₀ - диаметр выходного отверстия, м;

а - коэффициент турбулентной структуры струи, который для выхода после короткого квадратного колена равен 0,1;

б) осевая скорость

v_x = v₀; (2.2)

где: v₀ - осевая скорость на начальном участке, м/с;

в) диаметр

D_x = d₀ + 6,8ax; (2.3)

где: x - расстояние от патрубка до основного участка, т.е. длина начального участка (x = l₀).

Для основного участка (на расстоянии x = l₀ + 1м):

а) осевая скорость

(2.4)

б) диаметр

D_x = 6,8(ax + 0,145d₀); tg = 3,4a; tg = 1,5a. (2.5)

где: а - коэффициент турбулентной структуры струи. Этот коэффициент зависит от формы выходного отверстия;

d₀ - диаметр выходного отверстия воздухораспределителя, м;

v₀ - осевая скорость воздуха в плоскости выхода, м/с;

х - расстояние от устья воздухораспределителя до сечения Х_II, м.

Расстояние от полюса струи до выходного отверстия воздуховода:

(2.6)

По данным С.Б.Старка, струя, вытекающая из прямоугольного патрубка, постепенно превращается в осесимметричную. Поэтому для приблизительного определения параметров струи на достаточно большом расстоянии от приточного отверстия (основной участок) можно пользоваться формулами для осесимметричной струи, заменив истинный диаметр приточного отверстия d₀ эквивалентным ему d_0э. При этом:

(2.7)

где: d_0э - эквивалентный диаметр, м;

F₀ - площадь прямоугольного отверстия, м².

Порядок выполнения работы

Экспериментальная часть

1. С помощью крыльчатого анемометра замеряются скорости по оси струи в сечениях: Х₁; Х₂,; Х₃; …; Х_n.

Длину начального участка l₀ определяют из условия постоянства осевой скорости v₀ по длине начального участка. Следовательно, анемометр, установленный по оси потока, зафиксирует переходное сечение BE падением скорости.

2. На основном участке (начальное сечение BE) с помощью крыльчатого анемометра замеряются скорости по вертикали y₁ = 0; y₁ = 0,1 м; y₁ = 0,2 м и т.д. до тех пор, пока не выполнится условие: v_y = 0.

3. Проводятся аналогичные измерения на расстоянии 1 м от сечения BE (сечение Х_II).

Таблица 2.1 - Результаты измерений и расчетов параметров свободной струи

Обозначение сечения	Номер точки замера	Расстояния по вертикали, м, R = y	Скорость vx, м/с	Скорость vy, м/с	Скорость vx, м/с, по формулам (2.2) и (2.4)	Диаметр струи, м, по формулам (2.3) и (2.5)
1	2	3	4	5	6	7
Начальный участок
х0	0	-		-		-
х1	1	-		-		-
х2	2	-		-		-
хn	и т.д.	-		-		-
Основной участок
хI = l0	0	0		-
	1	0,1	-		-
	2	0,2	-		-
	и т.д.	и т.д.	-		-
хII = l0 + 1	0	0		-
	1	0,1	-		-
	2	0,2	-		-
	и т.д.	и т.д.	-		-

Аналитические расчеты

1. Определение длины начального участка l₀.

2. Определение диаметра струи в сечениях Х_I и Х_II.

3. Определение осевой скорости в сечениях Х_I и Х_II.

4. Определение угла расширения внешней границы струи .

5. Определение угла сужения границ ядра струи .

6. Сравнение полученных результатов с опытными.

Графическая часть

1. Построить эпюры скоростей в сечениях.

2. Построить по аналитическим данным свободную струю.

Результаты измерений сводятся в таблицу 2.1.

Лабораторная работа 3. Определение удельной потери давления в воздуховодах

Цель работы: Определение удельной потери давления опытным путём для круглого стального воздуховода при различных скоростях движения воздуха и сравнение полученных данных с табличными.

Общие указания

Потери давления на трение возникают по всей длине воздуховода и при данных геометрических размерах и расходе зависят от режима течения и состояния поверхности трения. Потери давления на трение в общем виде можно определить по формуле:

(3.1)

где: Р_тр - потери давления на трение, Па;

- коэффициент трения;

l - длина воздуховода, м;

R_г - гидравлический радиус поперечного сечения воздуховода (отношение площади поперечного сечения к периметру), м;

Р_д - динамическое давление потока, Па.

Для наиболее распространённого круглого поперечного сечения воздуховода:

D = 4R_г, тогда (3.2) (3.3)

Для квадратного и наиболее распространённого прямоугольного поперечного сечения размером ab имеем:

(3.4)

откуда при условии равенства скоростей получаем значение эквивалентного диаметра по скорости:

(3.5)

Если скорости представить в виде расходов, делённых на площади поперечных сечений, то при условии равенства расходов (а также R_г) получим значение диаметра, эквивалентного по расходу:

(3.6)

При расчете прямоугольных воздуховодов обычно пользуются значениями эквивалентных диаметров более простого вида d_эv.

Для точного расчета потерь давления на трение необходимо правильно определять сложный по своей природе коэффициент трения , в общем случае зависящий от состояния стенок (относительной шероховатости k/d и режима течения, определяемого величиной критерия Рейнольдса Re).

Коэффициент трения является переменной величиной и при ламинарном режиме движения воздуха зависит от числа Re. При турбулентном режиме движения, кроме числа Re, коэффициент трения зависит также и от коэффициента относительной шероховатости k/d. Коэффициент трения при ламинарном режиме движения воздуха определяется по формуле Пуазейля. При турбулентном режиме один и тот же воздуховод при данной его шероховатости, характеризуемой отношением k/d, в зависимости от числа Re может быть гидравлически гладким или гидравлически шероховатым. Переходным критерием является величина 67,5(k/d). Воздуховод считается гидравлически гладким при Re < 67,5(k/d) и в этом случае коэффициент трения вычисляется по формуле Блазиуса:

(3.7)

При Re > 67,5(k/d) воздуховоды считаются гидравлически шероховатыми и находится по формуле Шифринсона:

(3.8)

Порядок выполнения работы

Работа выполняется на участке А всасывающего воздуховода лабораторной установки, представленной на рисунке 3.1.

На участке А имеется два штуцера для установки в воздуховод пневмометрических трубок. При движении воздуха по воздуховоду в направлении, указанном стрелкой, вследствие потерь давления на трение полное давление в сечении II будет меньше полного давления в сечении I на величину потерь на трение Р.

Следовательно,

Р = Р_I - Р_II. (3.9)

Потеря давления Р, отнесённая к 1 погонному метру длины воздуховода, будет искомой величиной удельного сопротивления трению R. Таким образом, измерив при помощи пневмометрических трубок и микроманометра величину полного давления в сечениях I и II, можно определить удельную потерю давления R как частное от деления разности полных давлений на длину воздуховода между сечениями I и II:

R = (Р_I - Р_II)/l. (3.10)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.1 Схема установки для определения удельной потери давления

В работе величину R определяют для 45 значений расхода воздуха. Расход воздуха изменяется при помощи шибера. Для нахождения расхода воздуха в одном из сечений измеряется также и динамическое давление, по величине которого подсчитывается скорость движения воздуха по воздуховоду:

(3.11)

где: v_ср - скорость движения воздуха, м/с;

- плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³;

Р_д - динамическое давление, Па.

Данные измерений и результаты расчетов заносят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты измерений и расчетов по определению удельной потери давления на трение

Номер опыта	Размеры воздуховода	l, м	PI, Па	PII, Па	Pд, Па	R, Па/м	v, м/с	L, м3/с	Re		Rт, Па/м
	d, м	F, м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1
2
…

По полученным результатам выполнить следующее:

1. Сравнить полученную из опытов величину R с теоретической R_т (по справочным данным).

2. Определить режим движения воздуха в вохдуховоде.

3. Построить график зависимости R = f(L).

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента местного сопротивления тройника

Цель работы: определение коэффициента местного сопротивления тройника.

Общие указания

Местные сопротивления вызываются фасонными частями, арматурой и другими локальными элементами вентиляционных установок, в которых происходит изменение величины или направления скорости движения воздуха. Примерами местных сопротивлений могут служить расширение или сужение потока (диффузор, конфузор), поворот потока (отводы), слияние и разделение потоков (тройники, крестовины) и др.

В воздуховодах вентиляционных и пневмотранспортных установок потери на преодоление местных сопротивлений обычно значительно больше потерь давления на трение.

Потери давления на преодоление какого-либо местного сопротивления принято оценивать в долях динамического давления и определять их по формуле Вейсбаха:

Р_м = Р_д; (4.1)

где: Р_м - потери давления в местном сопротивлении, Па;

- коэффициент местного сопротивления;

Р_д - динамичеекое давление, Па.

Коэффициенты местных сопротивлений находят, как правило, опытным путём; таблицы значений этих коэффициентов содержатся во всех справочниках. Для некоторых практически важных случаев значения коэффициентов местных сопротивлений удалось получить также теоретическим путём.

Иногда местные потери давления выражают в виде эквивалентной длины l_э прямого участка воздуховода, сопротивление трения которого по величине равно рассматриваемым местным потерям давления, т.е. из условия:

(4.2)

или

(4.3)

Коэффициент гидравлического трения , как известно, зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости, поэтому одному и тому же значению соответствует в общем случае разная эквивалентная длина. Лишь в квадратичной области сопротивления, когда f(Re), эквивалентная длина заданного местного сопротивления постоянна.

Приведенные данные о коэффициентах местных сопротивлений относятся к турбулентному движению с большими числами Рейнольдса, когда влияние вязкости проявляет себя незначительно, что имеет место в системах вентиляции с искусственным побуждением. При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений зависят не только от геометрических характеристик каждого местного сопротивления, но и от числа Рейнольдса.

В большинстве случаев с увеличением Re коэффициент местного сопротивления уменьшается. Автомодельность (независимость) коэффициентов от Re при резких перепадах наступает при Re 3000, а при плавных перепадах - при Re 10000.

При очень малых числах Re жидкость течёт через местные сопротивления без отрыва; потери давления обусловливаются непосредственным воздействием сил вязкого трения, пропорциональным скорости потока в первой степени. С увеличением числа Re наряду с потерями на трение возникают потери давления, обусловленные отрывом потока и образованием вихрей (переходная область сопротивления). При достаточно больших числах Re вихреобразование приобретает основное значение, потери давления становятся пропорциональными квадрату скорости, так как коэффициент перестаёт зависеть от числа Re и определяется только геометрией потока (так называемая квадратичная, или автомодельная область сопротивления).

Основные виды местных потерь давления можно условно разделить на следующие группы:

- потери, связанные с изменением сечения потока (или, что то же самое, его средней скорости). Сюда относятся случаи внезапного расширения, сужения, а также постепенного расширения и сужения потока;

- потери, вызванные изменением направления потока (различного рода колена, отводы и т.д.);

- потери, связанные с протеканием жидкости через арматуру различного типа (диафрагмы, дроссель-клапаны и др.);

- потери, связанные с отделением одной части потока от другой или слиянием двух потоков в один общий с помощью, например, тройников, крестовин, отверстий в боковых стенках воздуховодов.

Изучая потери давления в тройниках, различают потери на проход Р_п (и соответствующий им коэффициент сопротивления _п), когда течение рассматривается в направлении основного потока, и потери давления на ответвлении Р_о (и соответствующий им коэффициент сопротивления _о), когда рассматривается течение, отделяемое от основного потока или соединяемое с ним; каждый из коэффициентов сопротивления можно относить как к скорости суммарного потока (т.е. потока перед его разделением или после соединения), так и к скорости потока в ответвлении и, наконец, к скорости проходящего потока (т.е. после ответвления или до его соединения). При использовании таблиц всегда нужно обращать внимание на то, к какой скорости отнесён рассматриваемый коэффициент сопротивления.

В отдельных случаях в ответвлениях тройников возможно отрицательное значение . Это означает увеличение удельной энергии потока ответвления вследствие эжекции его основным потоком.

Порядок выполнения работы

Работа выполняется на лабораторной установке, воздуховоды которой и испытываемый тройник изображены на рисунке 4.1.

Для определения величины при работе тройника нужно опытным путём найти значения полных давлений в сечениях 3, 4, 5, разность полных давлений Р₃ - P₅, равную потере давления на ответвление, и Р₃ - P₄, равную потере давления струи на проход.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.1 Схема лабораторной установки для исследования тройника

Величина коэффициента определяется по следующим выражениям:

для ответвления:

(4.4)

для прохода:

(4.5)

Для измерения статических и динамических давлений на участках воздуховода между сечениями 1-3, 4-7 и 5-9 устанавливаются пневмометрические трубки и присоединяются к микроманометрам по схеме, указанной на рис. 4.1.

Пневмометрические трубки устанавливаются по оси воздуховодов в сечениях, удалённых от местных сопротивлений на расстоянии, обеспечивающем стабилизацию потока после местных сопротивлений.

Вследствие того, что в сечениях 3-3, 4-4, 5-5, граничащих с местным сопротивлением (разделение потока), измерить величину полных давлений не представляется возможным, измерение полных давлений производится соответственно в соседних сечениях 2-2, 6-6 и 8-8. Для этой цели измеряются отдельно значения полных и динамических давлений в указанных сечениях.Для определения полных давлений в сечениях 3-3, 4-4 и 5-5 опытным путём находятся значения R для воздуховодов ствола, прохода и ответвления по выражениям:

(4.6)

Зная значения полных давлений в смежных сечениях и значения R_с, R_п, R_о, можно определить полные давления в сечениях 3-3, 4-4 и 5-5.

P_п3 = P_п2 - R_сl_2-3; P_п5 = P_п8 + R_оl_5-8; P_п4 = P_п6 + R_пl_4-6. (4.7)

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Результаты измерений и расчетов коэффициентов местного сопротивления тройника

Наименование измеряемых и расчетных величин	Ед. изм.	Воздуховоды
		ствола	прохода	ответвления
Динамическое давление	Па	Рд2	Рд6	Рд8
Полное давление	Па	Рп1	Рп2	Рп6	Рп7	Рп8	Рп9
Разность полных давлений	Па	Рп1 - Рп2	Рп6 - Рп7	Рп8 - Рп9
Расстояния	м	l1-2	l2-3	l4-6	l6-7	l5-8	l8-9
Удельные потери давления на трение	Па/м	Rс	Rп	Rо
Полное давление	Па	Рп3	Рп4	Рп5
Коэффициенты местных сопротивлений	-	-	п	о

По полученным результатам выполнить следующее: сравнить полученные опытным путём значения коэфиициентов местных сопротивлений тройника _п и _о со значениями, приведенными в справочниках.

Лабораторная работа 5. Исследование эффективности работы панели равномерного всасывания

Общие указания. Панель равномерного всасывания применяется при работах, связанных с выделением газов и аэрозолей. Конструкция исследуемой панели представлена на рисунке 5.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5.1 Схема установки для исследования панели равномерного всасывания

Задачи исследования:

1. Определение скорости движения потока в различных точках, расположенных в пространстве между лопатками панели.

2. Определение осреднённой скорости потока по площади живого сечения.

3. Определение расхода воздуха.

4. Построение эпюр скоростей всасывания.

Измерение скорости производится с помощью анемометров. Точки замеров располагаются в просветах панели, определяются их координаты. Зная скорость v_i в i-й точке, определяют среднюю скорость по сечению панели:

(5.1)

Затем можно вычислить коэффициенты, показывающие отклонения скорости в точках измерений относительно осреднённой скорости, по формуле:

(5.2)

Зная величины скоростей всасывания панели в точках, а также координаты этих точек, строят эпюры скоростей. На оси ординат откладывают точки замера по высоте панели, а на оси абсцисс - величину скорости всасывания.

Расход воздуха, проходящего через панель, м³/с, определяют по формуле:

L = v_срF; (5.3)

где: F - площадь живого сечения панели, м².

По значениям k_vi определяется эффективность работы панели с точки зрения равномерности всасывания. Значения k_vi не должны превышать 10%.

Порядок выполнения работы

1. Измеряют скорости движения потока в заданных точках v_i.

2. Вычисляют среднюю скорость на заданной высоте.

3. Рассчитывают осреднённую скорость по площади панели v_ср.

4. Определяют значения коэффициентов неравномерности k_vi.

5. Находят расход воздуха через панель L.

6. Строят эпюру скоростей.

Все измерения заносятся в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты измерений и расчетов параметров панели равномерного всасывания

Точка замера	Мгновенная скорость, м/с	Осреднённая скорость vср, м/с	Коэффициент не-равномерности kv	Координаты точек, м	Расход воздуха L, м3/с
	v1	v2	v3	vi			x	y
							1	2	3
1
2
3
4
5

Лабораторная работа 6. Определение запыленности воздуха

Цель работы: определение запыленности воздуха прямым методом.

Общие указания

В технике пыле- и золоулавливания запыленность принято определять как выраженную в граммах массу частиц, содержащихся в 1 м³ газа, приведенного к нормальным условиям. Счетная концентрация, т.е. число частиц, приходящихся на единицу объёма газа, представляет интерес, главным образом, при оценке биологической вредности аэрозолей, а также при изучении отдельных тепло- и массообменных процессов, протекающих в потоках дисперсных сред.

Запыленность газа может быть определена прямым или косвенным методом. Прямой метод заключается в отборе пробы запыленного газа и взвешивании осаждённых из неё частиц с последующим отнесением их массы к единице объёма газа. Для определения запыленности газов косвенными методами используется зависимость физических свойств запыленного потока от степени поглощения световых и тепловых лучей, цвета, способности вопринимать электростатический заряд. При этом требуется произвести предварительную тарировку используемого для определения запыленности устройства по прямому методу.

При проведении испытаний пылеулавливающих установок для определения запыленности газов всегда используется прямой метод, дающий наиболее достоверные результаты. Косвенные методы могут быть использованы для эксплуатационного контроля.

Запыленность газов может изменяться как во времени (из-за колебания нагрузок и режимов технологического оборудования), так и по сечениям газоходов. Неравномерность концентрации пыли в различных точках сечения связана с расслоением пылегазового потока под действием инерционных сил, возникающих при движении газов внутри колен, несимметричных участков и других препятствий. Повышение скорости газов вызывает соответствующее увеличение расслоения пылегазового потока, причём чем крупнее и тяжелее частицы, тем в большей степени наблюдается их сегрегация на неровных участках газового тракта.

В горизонтальных газоходах большой протяжённости может наблюдаться повышенная концентрация крупной пыли в нижней части их сечений за счёт гравитационных сил.

Из-за неравномерности концентрации пыли в разных точках сечения для определения средней по сечению газохода запыленности замеры должны производиться с разбивкой сечения на равновеликие площади так же, как при определении динамических давлений.

Подсчёт средней по сечению запыленности газов производится по формуле:

(6.1)

где: c₁, c₂, …, c_n - значения запыленности газов в отдельных точках сечения газохода, г/м³;

v₁, v₂, …, v_n - скорости газа в отдельных точках сечения газохода, м/с.

Подобное определение запыленности газа весьма трудоёмко, так как требует замеров во многих точках сечения. Поэтому в тех случаях, когда можно предполагать постоянное распределение пыли по сечению газохода, средняя запыленность газа при последующих замерах может быть определена замерами в одной точке сечения газохода и умножением полученных значений запыленности в этой точке на так называемый коэффициент поля запыленности. Коэффициент поля запыленности К_п находят по следующему соотношению:

К_п = с_ср/с₀; (6.2)

где: с₀ - запыленность газов в выбранной основной точке (обычно в геометрическом центре сечения), г/м³.

Это же соотношение используют в дальнейшем при повторных замерах для нахождения средней запыленности по замеренной величине:

с_ср = К_пс₀. (6.3)

Аппаратура для определения запыленности газов прямым методом должна состоять из пылезаборной трубки, устройства для осаждения пыли, устройства для измерения расхода отбираемых газов и средства для отсоса газов.

Заборные трубки, как правило, снабжаются электрическим (реже паровым) обогревом. При температуре обогрева выше температуры отбираемого газа за счет термофореза уменьшается осаждение пыли на её стенках, при высоком влагосодержании газов обогрев необходим для предотвращения конденсации водяных паров. Наиболее распространены заборные трубки, используемые НИИОГазом и Гинцветметом. Применение заборных трубок с водяным охлаждением позволяет использовать их при неограниченно высоких температурах запыленного газа.

Устройства для осаждения пыли. При умеренной запыленности для осаждения пыли служат различные фильтры. При большей запыленности фильтры быстро забиваются. Для того, чтобы исключить влияние случайных, кратковременных изменений запыленности, перед фильтром устанавливается небольшой циклончик, в котором происходит осаждение большей части пыли, а фильтр служит лишь для учёта массы мелких частиц, проскочивших через циклончик.

При осаждении пыли вне газохода к заборным трубкам могут быть присоединены заключённые в специальные патроны бумажные или тканевые фильтры или цилиндрические стеклянные фильтровальные патроны (алонжи) соответствующих размеров, набитые стеклянной ватой и асбестовым волокном, просушенным при 40°С.

Чаще всего для осаждения пыли используют аналитические аэрозольные фильтры типа АФА, которые предназначены для контроля и анализа загрязннности воздуха аэродисперсными примесями (мелкими, твёрдыми и жидкими частицами при температуре до 60°С). Фильтры АФА изготавливаются из фильтрующих материалов типа ФП (фильтр Петрянова). Эти фильтры имеют высокую удерживающую способность, которая даёт возможность улавливать практически все находящиеся в воздухе частицы независимо от их размеров; фильтры не смачиваются водой, стойки к химически агрессивным газам.

Фильтры АФА представляют собой плоские диски из фильтрующего материала типа ФП с рабочими поверхностями 3, 10, 18 и 20 см². В бумажном фильтре можно осадить от 1,5 до 7 г пыли.

Для фильтрации газов с температурой до 100°С применяются ворсистые шерстяные ткани, а выше 100°С (до 350°С) - ткань из стекловолокна.

Порядок выполнения работы

1. Вынимают из кассеты за выступ комплект аналитичсекого фильтра.

2. Вскрывают пакетик и разворачивают защитные кольца.

3. С помощью пинцета складывают фильтр вчетверо и кладут в центр чашечки аналитических весов, следя за тем, чтобы он не свешивался через край чашечки.

4. Взвешивают фильтр.

5. Взвешенный фильтр осторожно расправляют за спресованные края пинцетом и помещают снова в защитные кольца.

6. Укладывают комплект фильтра в пакетик и затем в кассету.

7. На месте отбора пробы вынимают комплект взвешенного фильтра из кассеты и пакетика и вставляют в патрон установки для отбора пробы, плотно закрепляя фильтр в нём.

8. Включают установку и производят отбор пробы аэрозолей в течение определённого времени. С помощью расходомера определяют количество воздуха, прошедшего через фильтр за это время L, м³.

9. После отбора пробы вынимают фильтр из патрона за выступы, сворачивают вдвое осадком внутрь и помещают в пакетик.

10. Переносят фильтр к месту взвешивании.

11. Перед взвешиванием вынимают фильтр из пакетика и выдерживают 10-15 минут в условиях первоначального взвешивания.

12. Освобождают фильтр от защитных колец, складывают вчетверо пинцетом и помещают в центр чашечки весов.

13. Взвешивают фильтр.

14. По данным опыта и результатам взвешивания фильтра вычисляют весовую концентрацию аэродисперсных примесей.

15. Результаты измерений повторяют 3 раза.

Обработка результатов

1. В результате взвешивания фильтров до и после замеров определяется величина привеса:

G = G₂ - G₁; (6.4)

где: G₁ - масса фильтра до опыта, мг;

G₂ - масса фильтра после опыта, мг;

2. Определяют количество воздуха, просасываемого за время отбора L, м³/с.

3. Вычисляют концентрацию пыли в потоке:

c = G/L₀; (6.5)

где: L₀ - объём воздуха, просасываемого через фильтр при нормальных условиях, м³/с;

(6.6)

где: t - температура воздуха, °С;

P_б - барометрическое давление, кПа.

Результаты опытов и расчётов сводятся в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Результаты измерений и расчетов запыленности потока

Номер опыта	L, м3	t, С	Pб, кПа	L0, м3	G1, мг	G2, мг	G, мг	c, мг/м3	Pд, Па	v, м/с	cср, мг/м3	Kп
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1
2
3
4

Лабораторная работа 7. Испытание пылеуловителя

Цель работы: испытание циклона с целью определения его эффективности и величины гидродинамического сопротивления, оказываемого циклоном при прохождении через него газового потока.

Общие указания

Циклоны являются простейшими центробежными пылеуловителями и применяются в вентиляционной практике, главным образом, для очистки отработанного воздуха, имеющего большое начальное пылесодержание. В циклонах наиболее совершенных конструкций можно достаточно полно улавливать частицы размером от 5 мкм и больше. Улавливание пыли в циклонах основано на использовании центробежных сил.

Циклон (рис. 7.1) сотоит из цилиндрической части корпуса 3, входного патрубка прямоугольного сечения 2, присоединённого тангенциально к цилиндрической части циклона, выхлопной трубы 1, установленной вертикально по оси цилиндра, конической части 4, пылеотводящего патрубка 5 и бункера 6.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7.1 Схема потоков воздуха в циклоне

Запыленный газовый поток со скоростью 15-25 м/с поступает в цилиндрическую часть через входной патрубок. Входя тангенциально в цилиндрическую часть через входной патрубок, поток приобретает вращательное спиралеобразное движение вокруг выхлопной трубы, спускаясь вниз. Частицы пыли, стремясь сохранить своё первоначальное направление движения при входе, а также под действием центробежных сил, возникающих при круговом движении, перемещаются к стенкам цилиндра и конической части. Соприкасаясь со стенками циклона, частицы теряют свою скорость и, увлекаемые спиралеобразным движением потока и силой тяжести, достигают нижней части конуса. Приблизившись к конусу циклона, газовый поток поворачивает и движется вверх к выхлопной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь.

Частицы пыли, достигшие стенок циклона, перемещаются вместе с газами вниз, откуда через пылеотводящий патрубок выносятся из циклона.

Движение частиц пыли вниз к пылеотводящему патрубку обусловлено не только влиянием силы тяжести. В первую очередь оно вызвано тем, что газовый поток у стенок цилиндрической и конической частей корпуса циклона не только вращается, но и движется вдоль оси циклона к конической части его корпуса.

Таким образом, эффективность пылеотделенин в циклоне является прежде всего функцией центробежной силы, которая определяется из выражения:

F = (mv²)/ R; (7.1)

где: m - масса частиц пыли, кг;

v - окружная скорость вращения частицы внутри полости циклона, м/с;

R - радиус врещения, м.

Рассматривая влияние различных факторов на степень улавливания пыли в циклоне, можно сделать следующие выводы:

1. С повышением скорости газового потока улучшается улавливание пыли в циклоне. Однако при больших скоростях рост КПД циклона замедляется, а при переходе некоторого предела, зависящего от конструкции циклона и дисперсного состава улавливаемой пыли, начинает даже снижаться. Это вызвано возникновением завихрений скоагулированных пылевых агрегатов. Обычно наиболее эффективные скорости входа газа в циклон колеблются от 20 до 25 м/с, но составляют не менее 15 м/с.

2. Крупные частицы пыли осаждаются быстрее. Увеличение плотности вещества частиц также ускоряет их улавливание.

3. При уменьшении расстояния между стенками выхлопной трубы и корпуса циклона сокращается путь, проходимый частицей, следовательно, облегчается её осаждение. Однако, если эта величина будет очень небольшая, то возможно забивание пылью входного патрубка. Это следует иметь в виду, когда пыль склонна к слипанию, прилипанию к стенкам и когда концентрация пыли в газовом потоке значительная. При увеличении диаметра циклона ухудшается его КПД. Для получении высокой эффективности улавливания пыли лучше применять циклоны малого диаметра, но это приводит или к значительному увеличению скорости газа, что не всегда допустимо, или к необходимости пропускания газа через несколько параллельно установленных циклонов.

Рекомендуется устанавливать циклоны диаметром не более 800-1000 мм.

4. Вязкость газа увеличивается при повышении температуры, и это снижает эффективность улавливания пыли в циклоне.

Поряд...