Мета роботи: - ознайомити з апаратурою, яка застосовується при аеродинамічному експерименті, і основними прийомами вимірювання параметрів повітряного потоку.
Прилади для вимірювання окремих параметрів повітряного потоку складаються з власне приймача тиску або швидкості, вимірювача і лінії зв'язку між ними.
Вимірювачами тиску служать рідинні манометри і мікроманометри. У рудничної вентиляції широкого поширення набули U-образні рідинні манометри і мікроманометри типу ммн.
U-подібний рідинний манометр (рис. 5.1)
Малюнок 5.1 - U-подібний рідинний манометр
виготовлений зі скляної U-подібної трубки, яка заповнена до середини рідиною - водою або спиртом.
До одного і другого колінам трубки підводять даленія. Вага стовпа рідини манометра, зображеного на (рис. 5.1), врівноважить перепад тиску
Зробивши відлік по одному і другому колінам, отримуємо шукану різницю тисків.
Рідинний манометр, у якого діаметри трубок правого і лівого коліна сильно відрізняються один від одного, представлений на (рис.5.2).
Малюнок 5.2 - Рідинний манометр з розширеним коліном
В таких приладах, які знайшли широке застосування, необхідно зробити лише один відлік при вимірюванні різниці тиску.
Найбільшого поширення при експериментальних роботах в рудничної аеродинаміці отримали мікроманометри.
Рідинний мікроманометр. зображений на (рис. 5.3), складається з двох колін, одне з яких має змінюваний в певних межах нахил і значно менший діаметр. Як видно з (рис. 5.3), до широкого судині підведено більший тиск, а менша - до рухомий вимірювальної трубці малого діаметра.
Малюнок 5.3 - Схема микроманометра
Позначимо площа поперечного перерізу вимірювальної трубки через f, а поперечний переріз судини - через F. Під дією різниці тисків h # 947; ж = # 916; Р = Р1 - Р2 (де Р1> Р2 і # 947; ж - питома вага рідини) рівень рідини в трубці підвищиться на величину # 945; від нульового положення, а в широкому посудині рівень рідини опуститься на величину h0 від початкового (нульового) положення, при цьому обсяг рідини, що дорівнює h0 F, перетече в трубку і буде дорівнює обсягу # 945; f, т. Е.
Різниця рівнів в колінах буде дорівнює:
де h0 - вертикальна висота опускання рідини в широкому посудині;
h1 - вертикальна висота підйому рідини в вимірювальної трубці.
Підставивши замість h1 і h0 їх значення в попереднє рівняння, отримаємо:
Отже, шукана різниця тисків
Звідси видно, що збільшення «масштабу» вимірювання є відношення відлічуваної на шкалі приладу величини # 945; до вертикальної висоті стовпа рідини, що врівноважує вимірювану різницю тисків,
Чутливість приладу буде тим більше, чим менше відношення і чим менше кут нахилу # 966 ;. Ставлення приймають менше 0,01 при діаметрі трубки 1,5-2 мм і більше; нахил трубки зазвичай приймають sin # 966; = 0,1 і більше.
Мікроманометр типу ммн
Загальний вигляд приладу показаний на (рис. 5.4, а).
Малюнок 5.4 - Мікроманометр ммн
На силумінової плиті 1 укріплений сталевий штампований резервуар 2. Зверху резервуар герметично закритий кришкою на гумовій прокладці. На кришці укріплені триходовий кран 3, заливальна пробка 4 і регулятор нульового положення меніска 5, службовець для підгонки меніска спирту в вимірювальної трубці до нульової ризик шкали. За допомогою невеликої стійки до плити 1 кріпиться кронштейн з вимірювальної трубкою 6. Нижня частина вимірювальної трубки через штуцер за допомогою еластичної гумової трубки сполучається з резервуаром 2, а верхній її кінець повідомляється з триходовим краном 3. Вимірювальна трубка 6 встановлена так, що нульова точка її шкали збігається з віссю обертання кронштейна.
Шкала вимірювальної трубки має довжину 250 мм, і кожний розподіл її відповідає 1 мм.
Для установки кронштейна з вимірювальної трубкою на необхідний кут нахилу до плити 1 прикріплена дуга 7, що має п'ять отворів з цифрами: 0,8; 0,6; 0,4; 0,3 і 0,2, які позначають постійний множник приладу К.
Для установки микроманометра в строго горизонтальне положення на плиті 1 встановлені два рівня 8 з циліндричними ампулами. Заповнення приладу спиртом проводиться через отвір в кришці, що закривається пробкою 4, а випорожнення - повне або часткове - через зливний кран, який укріплений на відводі в нижній частині резервуара.
Канали в триходовому крані розташовані таким чином, що при повороті його проти годинникової стрілки до упору резервуар і вимірювальна трубка повідомляються з атмосферою, а отвори до штуцерів 1 і 3 перекриваються (рис. 5.4, б); при цьому положенні крана перевіряється нуль приладу. При повороті крана за годинниковою стрілкою до упору штуцер 3 повідомляється з резервуаром, а штуцер 2 повідомляється з штуцером 1 і через нього з вимірювальної трубкою, при цьому провідне в атмосферу отвір перекривається.
При вимірюванні приладом розрядження гумова трубка, що йде від місця виміру, надівається на штуцер 2, а при вимірюванні тисків - на штуцер 3.
При вимірюванні приладом перепаду плюсова трубка надівається на штуцер 3, а мінусова - на штуцер 2.
При роботі з мікроманометром необхідно провести наступне:
1) встановити прилад за допомогою регулювальних гвинтів в строго горизонтальному положенні;
2) встановити кронштейн з вимірювальної трубкою в крайнє верхнє положення під нахилом 0,8;
3) повернути пробку триходового крана проти годинникової стрілки до упору і через заливальне пробку залити мікроманометр етиловим спиртом (з щільністю 0,8095 г / см 3) так, щоб рівень його в вимірювальної трубці встановився приблизно проти нульового розподілу, потім загорнути пробку до відмови. Для чіткої видимості меніска етиловий спирт повинен бути пофарбований метиловим червоним барвником «метилротом», консистенція барвника в спирті 0,05 г / л;
4) надіти на штуцер триходового крана відрізок гумової трубки і, поставивши кран (шляхом повороту його за годинниковою стрілкою до упору) в робоче положення, підняти шляхом підсосу рівень спирту в вимірювальної трубці приблизно до кінця шкали і переконатися у відсутності повітряних пробок в стовпчику спирту. У разі виявлення повітряних пробок такі необхідно видалити, видув їх разом зі спиртом в резервуар;
5) повернути кран проти годинникової стрілки до упору, переставити кронштейн з вимірювальної трубкою на необхідний кут нахилу і за допомогою регулювального барабана остаточно скорегувати нуль;
6) з'єднати прилад з об'єктом вимірювання і перевірити рівень; повернути кран за годинниковою стрілкою до упору і зробити відлік. Під час роботи необхідно періодично перевіряти нуль приладу, а також стежити за становищем приладу за рівнями.
Включення приладу для вимірювання повинне проводитися таким чином, щоб абсолютний тиск над спиртом в резервуарі було більше, ніж в вимірювальної трубці. При цьому умови рівень спирту в вимірювальної трубці буде підніматися, а в резервуарі опускатися.
Для приладу встановлені наступні значення «постійної приладу» До: 0,2; 0,3; 0,4; 0,6 і 0,8. Ці значення К, як зазначено вище, нанесені на дузі приладу 7. Так як довжина шкали вимірювальної трубки дорівнює 250 мм, то межі вимірювання при зазначених нахилах становлять відповідно 50, 75, 100, 150 і 200 мм вод. ст.
Похибка показань микроманометра зазвичай не перевищує ± 0,5 - 1,0% від відповідних верхніх меж вимірювань.
Похибка приладу від зміни щільності спирту під впливом температури і міцності спирту враховується поправочних коефіцієнтів П, який дається в таблиці, що додається до приладу.
Справжні показання приладу визначаються за формулою:
h і = К · П · h, мм вод. ст. (5.9)
де h - відлік за шкалою приладу, мм.
Вимірювання тиску або швидкості потоку вимагає наявності двох приладів: микроманометра і насадки (приймача повітряного тиску), яка поміщається в потік.
До приймачів тиску або швидкості, що встановлюються в потік, при аеродинамічних дослідженнях пред'являються определенниетребованія:
а) вимірюваний параметр (тиск або швидкість) повинен визначатися з мінімальними похибками;
б) приймач повинен бути малочувствітелен скосу потоку, якщо він не призначений для вимірювання напрямку швидкості;
в) приймач повинен правильно осередненою (в часі) значення параметра, мати малі габарити і не змінювати характерпотока;
д) числове значення коефіцієнта приймача має битьпостоянним в широкому діапазоні швидкостей потоку.
При визначенні швидкості потоку і тиску мікроманометром і гумовою трубкою, кінець якої поміщають в потік зрізом шланга проти потоку або по потоку або, нарешті, зрізом паралельно до ліній струму, будуть отримані значення завищені або занижені. Це відбувається тому, що шланг, поміщений в потік, спотворює поле потоку і вносить похибки при вимірюванні тисків і швидкості.
Розглянемо приймачі статичного тиску. Статичним тиском називається тиск, а й приймати тіло, поміщене в потік і переміщається зі швидкістю потоку паралельно йому.
Приймач статичного тиску називається статичної трубкою, статичним насадкою або зондом. Статична трубка складається з порожнистої циліндричної трубки діаметром d, забезпеченою обтічним закритим носком (рис. 5.5).
Малюнок 5.5 - Статичний зонд
Ця трубка приєднана до другої трубці-державке під прямим кутом. Приймальна трубка на відстані 11 ≥ 3d має ряд отворів, через які тиск передається до мікроманометрі. Відстань від прийомних отворів до державки 12 ≥ 8d. Відхилення зонда від напрямку потоку ± 8 0 не впливає на його показання.