Гидромеханические процессы (стр. 6 из 9)
4.3 Методика проведения работы
1. Проверяем исправность привода, стрелки динамометра устанавливаем ее в нулевое положение.
2. Замеряется свободный конец пружины динамометра
.3. Включается электродвигатель.
4. Пружина динамометра оттягивается до тех пор, пока стрелка не займет нулевое положение.
5. Замеряют свободный конец пружины динамометра
, 
, 
, соответствующий различным числам оборотов мешалки.6. Отключают электродвигатель.
7. Шнур привода перекидывается на другой шкив, и опыты повторяют для другого числа оборотов вала мешалки.
Рис.4.1 Схема установки.
1 - мотор-редуктор; 2 - сосуд с мешалкой; 3, 4, 5, 6 - шкивы;
7 - указатель смешивания; 8 - указатель нуля.
4.4 Обработка опытных данных
1 мм смещения пружины соответствует усилию 4 грамма. Зная фактическое перемещение свободного конца пружины, определяем силу натяжения пружины:
F= (
- 
) 
(4.5)Плечо этой силы натяжения на динамометре
д = 75 мм, рабочий момент на валу мешалки:Мкр=F·
д (4.6), 
(4.7)где: ii - передаточное число;
D0 - диаметр шкива на валу мешалки, D0 =38 мм;
Di - диаметр шкивов на валу двигателя, мм;
Размеры шкивов: D1= 38 мм; D2= 52 мм; D3 = 66мм.
Рассчитывается число оборотов вала мешалки, если число оборотов двигателя равно nд = 1410 об/мин.
ni= 
(об/с) (4.8)
Мощность на валу мешалки определяется по формуле:
N= Мкр·2πni (4.9)
где: n - число оборотов вала мешалки, об/с.
Подсчитаем число Рейнольдса для перемешивания по формуле:
(4.10)Подсчитаем число Эйлера по формуле:
(4.11)Расчеты аналогичны для каждого числа оборотов. Далее строим график зависимости: ЕuM= f (ReЦ) в логарифмической системе координат, где получаем прямую, соответствующую исходному числовому значению: ЕuM= C· (ReЦ) - m.
Тангенс угла наклона дает значение показателя m, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, - значение lgC, из которого получают значение С.
Подставляя значение коэффициентов С и m, получают критериальное уравнение и определяют потребляемую мощность N.
4.5 Контрольные вопросы
1. Роль процесса перемешивания в химической технологии.
2. Как определить мощность на валу?
3. Физический смысл числа Рейнольдса и Фруда при перемешивании.
4. Физический смысл критерия мощности Еu.
5. Как определяется коэффициенты С и m?
Лабораторная работа № 5
5. Определение характеристик центробежного вентилятора
Цель работы: Построение экспериментальных характеристик вентилятора и сети и определение параметров рабочей точки.
5.1 Теоретическая часть
Работа центробежного вентилятора при постоянном числе оборотов характеризуется следующими величинами:
1 - производительностью Q, м3/с;
2 - создавае6мым давлением (напором) H, н/м2 или DР, мм вод. ст.;
3 - затрачиваемой мощностью N, Вт;
4 - коэффициентом полезного действия h, %.
У центробежных вентиляторов величины Q, DР, h связаны между собой и изменение одной из них вызывает изменение остальных. Графические зависимости DР = f (Q),N= f (Q),h = f (Q) называются характеристиками вентиляторов.
На основании теоретических расчетов эти характеристики с достаточной точностью построить нельзя. Поэтому на практике применяют характеристики вентиляторов, полученные опытным путем. Типичные характеристики центробежного вентилятора при некотором постоянном числе оборотов n1 показаны на рисунке 5.1 При другом числе оборотов n2 характеристики вентилятора будут другими. Изменение величин Q, DР, Nопределяется при этом следующими приближенными соотношениями:
(5.1)Характеристики вентиляторов служат для исследования их работы в различных условиях и для подбора вентиляторов при проектировании вентиляционных установок.
Если по какому-либо трубопроводу или каналу (сети) проходит газ, то, как известно, давление НС, теряемое газом при прохождении его через трубопровод (сеть) расходуется на сообщение скорости газу (DРСК), на преодоление трения и всех местных сопротивлений сети (DРТР + DРМС), на преодоление гидростатического давления - высоты подъема (DРПОД) и на преодоление разности давлений в пространствах всасывания и нагнетания (DРДОП):
(5.2)где: l - коэффициент трения;
L - длина трубопровода, м;
d - диаметр трубопровода, м;
x - коэффициент местного сопротивления;
w - скорость потока, м/с;
r - плотность газа, кг/м3.
Подставив в уравнение (5.2) значение скорости из уравнения расхода:
(5.3)получим:
(5.4)где: QС - расход газа, проходящего через трубопровод (сеть), м3/с;
f - площадь поперечного сечения трубопровода, м2.
Обозначая
, 
получим следующее уравнение характеристики сети: 
(5.5) 
Рис.5.1 Характеристики центробежного вентилятора.
Это уравнение выражает зависимость между расходом проходящего по трубопроводу газа QCи потерей давления в сети НС, идущей на преодоление всех гидравлических сопротивлений трубопровода (сети).
При DРПОД = 0 и DРДОП = 0 второе слагаемое правой части уравнения (5.5) обращается в ноль и кривая характеристики сети HC= aQC2будет проходить через начало координат.
Когда вентилятор работает на сеть, то Q= QCи Н = НС, так как вентилятор создает такое давление DРС, которое расходуется на преодоление полного сопротивления сети НС.
Если на график характеристик вентилятора Q - H, Q - N, Q - h нанести кривую характеристики сети QС - HС (в том же масштабе, что и Q - H), то можно найти так называемую рабочую точку А, для которой Q= QCи Н = НС и определить все характеристики вентилятора при работе его на данную сеть. Положение рабочей точки дает возможность судить об экономности использования вентилятора в данных условиях.
5.2 Описание установки
Схема экспериментальной установки показана на рисунке 5.2.
Установка состоит из центробежного вентилятора 1, смонтированного на одном валу с электродвигателем постоянного тока 2. Электродвигатель постоянного тока дает возможность легко изменить с помощью реостатов 11, 12 число оборотов вентилятора.
К вентилятору присоединены трубы: всасывающая 3 и нагнетательная 4 одинакового диаметра (внутренний диаметр d= 220 мм). На входном участке всасывающей трубы имеется плавный раструб 5, на котором установлена сетка 6 для предохранения от всасывания в трубопровод посторонних предметов.
В выходном отверстии нагнетательной трубы установлена диафрагма переменного сечения 7, позволяющая плавно изменять площадь выходного отверстия и, следовательно, изменять сопротивление нагнетательного трубопровода. Реостаты 11 и 12 служат для пуска и изменения числа оборотов электродвигателя. На щите электродвигателя и на трубопроводах установлены следующие контрольно-измерительные приборы:
1 - тахометр 13 для определения числа оборотов вентилятора;
2 - вольтметр 8 и амперметр 9 для определения напряжения и силы постоянного электрического тока;
3 - трубки Пито 14 и 15, снабженные дифференциальными манометрами 16 и 17.
5.3 Методика проведения работы
Для получения характеристик вентилятора Q - H, Q - N, Q - hпроводят серию опытов (10 наблюдений) при постоянном числе оборотов n, которое задает преподаватель (не более 1200 об/мин.). Производительность вентилятора изменяют при помощи диафрагмы 7, изменяя ее открытие. Для получения характеристики трубопровода (сети) HC= aQC2проводят вторую серию опытов (5 наблюдений) при открытой диафрагме 7, т.е. геометрическая характеристика сети остается постоянной (ее задает преподаватель), а расход воздуха меняется путем изменения числа оборотов вентилятора.