Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Ćwiczenie 1: Wyznaczanie charakterystyki izotermicznej strugi swobodnej Cel i zakres ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest określenie prędkości osiowej strumienia powietrza w funkcji odległości od nawiewnika oraz zasięgu wypływającego strumienia powietrza i prędkości w wybranych punktach poza osią strugi.
Przebieg ćwiczenia:
1. Określenie temperatury suchej t i wilgotnej t powietrza na stanowisku pomiarowym.
s
w
2. Pomiar ciśnienia atmosferycznego p na stanowisku pomiarowym.
3. Obliczenia
3.1. Określenie gęstości powietrza na stanowisku pomiarowym
= 003484
,
0
ρ
⋅ ( p − 3781
,
0
⋅ p [kg/m3]
w )
Ts
gdzie:
T – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [K], s
p –
ciśnienie atmosferyczne powietrza [Pa], p –
ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej w powietrzu [Pa].
w
p = p − ,
6 77 ⋅
−4
10
⋅
−
⋅
w
wn
( t t
s
w ) p
gdzie:
p – ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej nasyconej [Pa], wn
t – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [°C], s
t – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [°C].
w
7,447 (
⋅ T −273)
w
T −38,33
p
= 604 ⋅10 w
wn
gdzie:
T – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [K].
w
3.2. Pomiar objętościowego natężenia przepływu powietrza w otworze nawiewnym Q = v ⋅ F [m3/s]
sr
dol
gdzie:
v –
średnia prędkość powietrza w otworze dolotowym [m/s], sr
F – powierzchnia przekroju kanału dolotowego [m2]
dol
2
π ⋅ d
F
=
[m2]
dol
4
1
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium gdzie:
d –
średnica przewodu dolotowego [m]
⋅ pd
v = 2
[m/s]
śr
ρ
gdzie:
p –
ciśnienie dynamiczne w przewodzie [Pa].
d
3.3. Powierzchnia efektywna nawiewnika F = e ⋅ F [m2]
ef
gdzie:
e –
współczynnik określający udział pola powierzchni swobodnej (efektywnej) do pola powierzchni całkowitej otworu, F – pole powierzchni nawiewnika [m2]: 2
π ⋅ d
n
F =
– nawiewnik o przekroju okrągłym
4
F = a ⋅ h
– nawiewnik o przekroju prostokątnym gdzie:
d –
średnica otworu nawiewnika [m],
n
a –
szerokość nawiewnika [m],
h –
wysokość nawiewnika [m],
3.4. Prędkość powietrza w płaszczyźnie otworu nawiewnego (efektywna) Q
v =
[m/s]
0
Fef
3.5. Stopień indukcji nawiewanej strugi powietrza Q
i
x
=
Q
gdzie:
Q –
wydatek przepływającego powietrza w odległości x od
x
nawiewnika [m3/s],
2 ⋅ x ⋅ Q
Q =
x
x 0
gdzie:
x –
odległość od nawiewnika [m],
x –
długość jądra strumienia (strefa początkowa) [m].
0
2
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Długość jądra strumienia określana jest za pomocą anemometru lub termoanemometru.
3.6. Zasięg strumienia nawiewanego
v
d
L
n
= 0 ⋅
[m]
– nawiewnik o przekroju okrągłym
v
m
x
v
F
L
ef
= 0 ⋅
[m] – nawiewnik o przekroju prostokątnym v
m
x
gdzie:
m
– liczba mieszania,
v
–
prędkość zamierania strumienia [m/s], x
dn
m =
– nawiewnik o przekroju okrągłym,
x f
h
m =
– nawiewnik o przekroju prostokątnym, x f
gdzie:
x –
długość jądra fikcyjnego [m],
f
x = 5
,
1 ⋅ x [m]
f
0
Określenie zasięgu strumienia dla prędkości zamierania strumienia L( v = 3
,
0 m s
x
/ )
oraz L( v = 5
,
0 m s
x
/ ) .
3.7. Określenie prędkości powietrza w osi strumienia v w różnych odległościach x od x
i
otworu nawiewnego za pomocą anemometru skrzydełkowego lub termoanemometru
Wielkości zmierzone
Odległość od otworu
Prędkość w osi strugi
L.p
nawiewnego
x
v
i
x
[m] [m/s]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium 3.8. Wyznaczenie profilu prędkości strumienia 3.8.1. Określenie odległości granicznej ya [m], (wartość prędkości: 0,5 vx [m/s]) Wielkości zmierzone
Odległość od otworu
Odległość graniczna
L.p
nawiewnego
x
y
i
a
[m] [m]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3.8.2. Określenie prędkości powietrza vy poza osią okrągłego strumienia swobodnego
Wielkości zmierzone
Odległość od otworu
Prędkość powietrza
L.p
nawiewnego
1 2 3 4
x
v
i
y
[m]
[m/s]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
3.8.3. Określenie odległości y od osi strumienia, w której występuje prędkość vy [m]
vy
vy
ln
ln
vx
vx
y =
⋅ y =
⋅ y [m]
a
a
8324
,
0
− 693
,
0
gdzie:
y –
odległość od osi strugi, w której prędkość wynosi 0,5 v a
x [m]
4
Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Wielkości zmierzone i przeliczone
Odległość od otworu
Odległość od osi strumienia
L.p
nawiewnego
1 2 3 4
x
y
i
[m]
[m]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
4. Naszkicowanie wykresów: spadku prędkości osiowej strumienia wraz z odległością od otworu nawiewnego oraz profilu prędkości w przekroju poprzecznym strugi Vi
[m/s]
Xi[m]
5. Podsumowanie i wnioski
5