Методические рекомендации к лабораторной работе для студентов специальностей 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий» и260601 «Машины и аппараты пищевых производств» (стр. 6 из 8)

. (25)

Подставив полученное выражение в формулу (21), получим

. (26)

Преобразуем выражение (25) в кубическое уравнение

. (27)

Найдём корни уравнения (27), используя решение Кардано [35], подстановкой

, (28)

где

– корень уравнения.

Уравнение (27) приводим к неполному виду

, (29)

где

– коэффициенты уравнения,

, (30)

. (31)

Корни

уравнения (29) находятся из выражений

, (32)

, (33)

где

;

Для решения данной задачи следует брать только действительные значения корней, получаемые при

³ 0.

Если

< 0, то применяется тригонометрическое решение. В этом случае

где

Для определения теоретического коэффициента расхода центробежной форсунки используется блок-схема последовательности расчёта, представленная на рисунке 2.

Рисунок 2 – Блок-схема программы расчёта параметров форсунки

Используя исходные данные, в виде значений геометрических параметров форсунки и определив коэффициенты

, и

, находят коэффициент

заполнения отверстия сопла форсунки жидкостью и далее по уравнению (26) определяют коэффициент

расхода жидкости через форсунку.

3 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

На рисунке 3 показана схема установки для экспериментального определения коэффициента расхода центробежной форсунки и параметров процесса распыления. Установка состоит из форсунки 1, ротаметра 2, вентиля 3, центробежного насоса 4, ёмкости 5, манометра 6, экрана 7 и осветителя 8.

1 – форсунка; 2 – ротаметр; 3 – вентиль; 4 – насос; 5 – ёмкость;
6 – манометр; 7 – экран; 8 – осветитель

Рисунок 3 – Схема экспериментальной установки

Вода или другая используемая для исследований жидкость насосом 4 подаётся в центробежную форсунку 1, из которой жидкость вытекает в виде факела, состоящего из капель. Капли падают в ёмкость 5, где объединяются в сплошную фазу, которая может вновь подаваться насосом в форсунку. Вентиль 3 предназначен для изменения расхода жидкости. Расход жидкости, поступающей в форсунку, контролируется ротаметром 2. Давление в трубопроводе определяется манометром 6. Осветитель 8 предназначен для проецирования факела жидкости на экран 7 и определения угла распыла форсунки. Осветитель 8 обеспечивает теневое проецирование различных предметов и явлений. Методом теневого проецирования возможно проводить демонстрацию волн на воде, вращательных и колебательных движений, конвекции воздуха и т. д. Кроме того, осветитель можно использовать для подсветки рассматриваемых микрообъектов при работе с микроскопом.

Осветитель состоит из полого корпуса прямоугольного сечения, в передней части которого расположена оправа с линзой. Внутри корпуса расположен стержень с патроном и лампочкой на одном конце и ограничительной втулкой на другом. После юстировки стержень фиксируется в нужном положении винтом. Скоба со стержнем служит для закрепления осветителя в нужном положении и устанавливается в специальном отверстии на корпусе блока питания или отдельно в крестообразной муфте на штативе.

Блок питания содержит пластмассовый корпус, внутри которого на металлическом основании установлены понижающий трансформатор, втулка для стержня с осветителем. Понижающий трансформатор включается в осветительную сеть переменного тока 220 В и предназначен для питания лампочки А6-21. На задней стенке корпуса блока питания размещены два универсальных зажима для подключения осветителя к вторичной обмотке трансформатора и зажимной винт, фиксирующий положение стержня осветителя по высоте, а на передней стенке установлен кнопочный выключатель.

Диафрагмы предназначены для ограничения светового потока осветителя, для чего их помещают в специальный паз в оправе. Подобное ограничение светового потока особенно необходимо при освещении микрообъектов, находящихся на предметном столике микроскопа.
Каждая из трех диафрагм имеет соответственно одно отверстие диаметром 5, 10 и 15 мм. Кроме трех диафрагм с круглым отверстием, в набор входит диафрагма со щелью-стрелкой.

Светофильтр синего цвета, установленный в оправе осветителя, служит для монохроматического освещения предметного столика микроскопа. Светофильтр представляет собой стеклянную пластину размером 50 x 50 мм. Матовое стекло, так же как и светофильтр, устанавливается на пути светового потока осветителя и позволяет получить ровный рассеянный свет. Размеры матового стекла те же, что и светофильтра. Источник света – автомобильная лампа напряжением 6 В. Не являясь точечным источником света, лампа не позволяет качественно пользоваться диафрагмой со стреловидной щелью, в результате чего стрелка проецируется на экране двойным изображением.

Технические данные осветителя ОТП

Напряжение питания – переменное………………….220 В

Освещенность экрана в центре поля,

установленного на расстоянии 1 м не менее………..20 лк

Время непрерывной работы не более………….…….45 мин

Максимальный угол наклона в вертикальной

плоскости………………………………………………45°

Габаритные размеры осветителя не более……….…. 295 x 195 x 120 мм

Масса осветителя не более…………………….……...3,7 кг

На рисунке 4 представлена схема центробежной форсунки, используемой для исследований. Форсунка состоит из следующих деталей: гайки 1, сопла 2, втулки 3, корпуса 4 и прокладки 5. Внутри корпуса 4 расположено сопло 2, закрытое с одной стороны втулкой 3 и зафиксированное гайкой 1. Между выступом сопла 2 и корпусом 4 устанавливается прокладка, препятствующая проходу жидкой среды в резьбовое соединение между гайкой и корпусом. Сопло 2 содержит осевой канал для вывода жидкости и тангенциальные каналы для ввода жидкости, а также резьбовое отверстие для ввинчивания втулки 3. Сопла сменные, изготовлены с различными диаметрами каналов.

Работа на экспериментальной установке проводится по следующей методике. Ёмкость 5 (см. рисунок 3) заполняется жидкостью в
заданном количестве, включается насос 4, открывается вентиль 3 и устанавливается некоторый объёмный расход

жидкости, величина
которого контролируется с помощью ротаметра 2. После выхода на
установившийся режим по манометру 6 определяется гидравлическое сопротивление

форсунки. Затем устанавливается следующая
величина объёмного расхода

жидкости и определяется соответствующее значение величины

. Таким же образом далее проводится не менее 5–6 опытов при различных значениях расхода жидкости, поступающей в форсунку.

1 – гайка; 2 – сопло; 3 – втулка; 4 – корпус; 5 – прокладка

Рисунок 4 – Схема экспериментальной центробежной форсунки

Перед включением осветителя 8 в сеть необходимо установить осветитель в скобе стержня, вставить его в отверстие на корпусе блока питания и закрепить винтом на требуемой высоте. Провода осветителя подключаются к универсальным зажимам блока питания, на которые подается напряжение с вторичной обмотки трансформатора, а вилка шнура блока питания включается в сеть. Юстировка лампы осуществляется перемещением стержня вдоль оси. Положение лампы определяется необходимыми размерами светового пятна осветителя на экране. При движении источника света в сторону оправы с линзой диаметр светового пятна будет увеличиваться.