Работа 10. Исследование аэродинамического сопротивления вентиляционного окна
Цель работы: оценить величину сопротивления окна, ее зависимость от площади окна и влияние окна на общее сопротивление сети или ее участка.
Общие сведения
В аэродинамических установках вентиляционные окна предусмотрены в каждой из ветвей. Площадь сечения этих окон можно изменять с помощью соответствующих шиберов. При полностью открытом шибере площадь окна Sок равна площади выработки S, в которой окно предусмотрено; при полностью закрытом шибере Sок=0.
В первом случае окно не создает сопротивления движению воздуха, т.е. Rок = 0, во втором случае Rок = ∞ и движение воздуха через окно невозможно (при отсутствии подсосов). Таким образом, меняя шибером площадь окна от 0 до S, можно менять его сопротивление от ∞ до 0.
Окно представляет собой местное сопротивление, поэтому, меняя его величину, мы меняем общее сопротивление сети выработок Rо и, следовательно, меняем количество воздуха Q, поступающего в эту сеть.
Объектом исследования в настоящей работе является вся сеть выработок модели от точки 0 до точки 8, т.е. участок модели 0-8. Для этого участка уравнение Бернулли (8) можно записать в виде
h с т 0-8 + h с к 0-8 = h сопр 0-8 = (R+Rок)Q2 = RoQ2 (42)
где: R- сопротивление исследуемой ветви модели при полностью открытом шибере, т.е. при сопротивлении окна Rок = 0; Ro- общее сопротивление исследуемой ветви с учетом сопротивления окна, т.е. при неполностью открытом шибере и Rок > 0; Q- расход воздуха в исследуемой ветви модели.
Из уравнения (42) может быть найдена величина общего сопротивления исследуемой ветви и величина сопротивления окна
Ro = (h сопр 0-8 ) / Q2 (43)
Rок = Ro – R (44)
План работы
1.Освежите теоретические знания об аэродинамическом сопротивлении горных выработок и отрицательном регулировании количества воздуха; изучите общие сведения к настоящей работе.
2. Вспомните устройство аэродинамической установки и правила измерения депрессии в ее точках.
3. Подготовьте табл.3.
4. Исследуйте сопротивление окна в верхней ветви модели. Для этого выполните следующие действия.
4.1. Измерьте статическую депрессию на участках 0-1 и 0-8 при полностью закрытом шибере 2 и четырех различных положениях шибера 1:
-полностью открытом (Sок = S);
-прикрытом наполовину ( Sок = 0,5S);
-прикрытом на 3/4 ( Sок = 0,25S);
-прикрытом на 7/8 ( Sок = 0,125S);
При наличии одного прибора каждую пару замеров можно выполнять последовательно. Исходные данные и результаты всех четырех пар измерений занесите в табл.3.
4.2. Для каждого из четырех положений шибера определите
-количество воздуха Q, поступающего в коллектор установки (формулы 22 и 23);
-среднюю скорость v8 движения воздуха в сечении, где расположена точка 8 (формула 28);
-величину и знак скоростной депрессии на участке 0-8 (формула 41);
-величину депрессии h сопр 0-8, затрачиваемой на преодоление всех сопротивлений движению воздуха между точками 0 и 8 (формула 42);
-величину общего аэродинамического сопротивления Rо исследуемой ветви (формула 43);
-величину аэродинамического сопротивления окна Rок по формуле (44), имея в виду, что при полностью открытом шибере Rок=0 и Rо=R.
Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл.14.
5. Исследуйте сопротивление окна в нижней ветви модели. Для этого выполните все замеры, расчеты и действия, указанные в пункте 4, но при полностью закрытом шибере 1 и четырех различных положениях шибера 2, аналогичных положениям шибера 1 в пункте 4.1.
6. Оформите и защитите отчет.
Таблица 14
| Исследуемая ветвь модели | Sок / S | Величина депрессии в мм вод. ст. и ее знак | Q, м3/ c | Величина сопротивления в киломюргах | |||||
| h ст 0-1 | h ст 0-8 | h ск 0-8 | h сопр 0-8 | R | Rо | Rок | |||
| Верхняя | 0,5 0,25 0,125 0[3] | ||||||||
| Нижняя | 0,5 0,25 0,125 01 |
Контрольные вопросы
1.Что такое статическая депрессия, скоростная депрессия, депрессия h сопр ?
2.От каких показателей зависит величина депрессии h сопр ?
3.На что расходуется энергия воздушного потока при его движении по сети выработок?
4.Для чего служит вентиляционное окно?
5.Почему регулирование с помощью окна называют отрицательным?
6.Меняется ли величина всех прочих видов сопротивления R ветви при изменении сопротивления окна?
7.Меняется ли величина общего сопротивления Rо при изменении сопротивления окна?
8.Меняется ли величина депрессии на преодоление общего сопротивления Rо при изменении сопротивления окна?
9.Как и почему меняется расход воздуха при уменьшении размеров окна?
10. Как и почему меняется величина депрессии на участке 0-8 при уменьшении размеров окна?
11. Как и почему меняется величина депрессии на участке 0-1 при уменьшении размеров окна, на что она расходуется?