Қисық бет бойымен таралатын қабырғалық ағыстардың жылуалмасуы мен аэродинамикасын зерттеу

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

Белгілеулер

Кіріспе

1. Қисық сызықты бет бойымен таралатын ағыстардың жылуалмасуы мен аэродинамикасын зерттеуге арналған жұмыстарға қысқаша шолу

Жартылай шектелген ағыстардың жалпы заңдылықтары
Ойыс және дөңес бет бойымен таралатын қабырғалық ағыншалардың аэродинамикасы
Қабырғалық ағыншалардың жылуалмасуы

2. Экспериментальдық қондырғылар және өлшеу әдістері

2. 1 Қисық беттегі ағыншаның аэродинамикасы мен жылуалмасуын зерттеу үшін экспериментальдық қондырғы

2. 2 Цилиндрлік бет бойымен таралатын ағыншаның аэродинамикасын зерттеуге арналған экспериментальдық қондырғы

2. 3 Жылдамдық профилін өлшеу әдістері

2. 4 Қисық бет бойымен таралатын ағыншаның жылуалмасуын зерттеуге арналған экспериментальдық қондырғы

2. 5 Температура мен жылуберу коэффициентін өлшеу әдістері

3. Қисық беттегі қабырғалық ағыншаның аэродинамикасы

3. 1 Жылдамдық профилі мен статикалық қысымды өлшеу

4. Қисық бетпен таралатын ағыстың жылуалмасуы

4. 1 Жылуалмасудың локальдық коэффициентін өлшеу

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Белгілеулер

х- соплоның шығыс қимасынан бастап есептелген ойыс (дөңес) цилиндрлік бет бойынша координата, м;

у- цилиндрдің бетінен есептелген бетке перпендикуляр бағытталган координата, м;

R- цилиндр радиусы, м;

b- соплоның шығыс саңылауының еніне тең ағыстың бастапқы қалыңдығы, м; - цилиндр бетінен U= - болатын нүктеге дейінгі нормаль бойымен қашықтық, ағыстың бастыпқы қалыңдығы, м;

- қабырғадан - болатын нүктеге дейінгі қашықтық, қабырғалық шекаралық қабаттың ені, м;

U және V- x және у остері бойынша ағыс жылдамдығының проекциялары, м/с;

U _m - берілген қимадағы ағыстың максимум жылдамдығы, м/с;

U ₀ - соплодан шыққандағы ағыстың бастапқы жылдамдығы, м/с;

- ағыс бетінің қисықтық параметрі;

- ауа тығыздығы, кг/м ³ ;

Р- ағыстағы статикалық қысым, Н/м ² ;

Re=U ₀ b/ν - ағыстың бастапқы параметріне сәйкес Рейнольдс саны;

Re=U _m x/ν - жылдамдықтың максимум мәніндегі Рейнольдс саны;

Т _w - цилиндрлік қабырғаның температурасы, К;

T _f - қоршаған орта температурасы, К;

T ₀ - соплодан шыққандағы ағыстың бастапқы температурасы, К;

q _w - қабырғадағы жылу ағынының тығыздығы, Вт/м ² ;

- ағыс бетіндегі жылу беру коэффициенті, Вт/м ² К;

- берілген қимадағы ағыстың бастапқы және максимум жылдамдықтарына сәйкес Стэнтон сандары;

- Нуссельт саны;

ауаның жылуөткізгіштігі, Вт/м⋅К.

Кіріспе

Қисық бет бойымен таралатын қабырғалық ағыстардың жылуалмасуы мен аэродинамикасын зерттеуде көптеген теориялық және эксперименттік жұмыстар жасалынған.

Мұндай ағыстар іштен жану реактивті двигательдерінде, авиацияда және тағы басқа құрылғыларда кеңінен қолданылатындықтан, қисық бет бойымен таралатын қабырғалық ағыстарды зерттеу қазіргі кезде ғылымдардың қызығушылықтарын тудыруда.

Жартылай шектелген ағыстардың біріне ойыс және дөңес цилиндрлік бетпен таралатын ағынша жатады. Бұл ағыс түрі кеңінен зерттелмеген.

Кейбір жұмыстарда дөңес цилиндрлік бетпен таралатын ламинарлық қабырғалық ағыншалардың есебінің жуық шешімдері кіші параметр бойынша тарату әдісімен алынған. Ал, турбуленттік ағыншалар үшін шешілмеген.

Ағыстың ішкі бөлігіндегі еркін шекаралық қабаттың есептеуі мен ағыспен ағып бара жатқан дененің бетіндегі шекаралық қабаттың есептеулерінің бірге есептелу қиындықтары салдарынан қазірге дейін қабырғалық турбулентті ағыншаның аналитикалық есептеуі жоқ. Ойыс қисық бетпен таралатын қабырғалық турбулентті ағысты қарастыру барысында жумыс қиындай түседі. Себебі, бұл жағдайда ағыс қимасында жылдамдық профиліне үлкен әсерін тигізетін, сондай-ақ максималды жылдамдық пен соплодан шыққандағы ағыстың енінің өзгеруіне әсерін тигізетін қысымның көлденең градиенті пайда болады.

Қисық бет бойымен дөңес және ойыс бетпен таралатын турбулентті ағыншалардың аэродинамикасы мен жылуалмасуын зерттеу қабырғалық турбулентті ағыстардың есебінің теориялық шешіміне келуге мүмкіндік береді.

1. 1Жартылай шектелген ағыстардың жалпы заңдылықтары

Бір жағынан қатты бетпен шектелген тұтқыр сұйықтың немесе газдың қозғалысы техникада кең таралған ағыстың түрі және ол қабырғалық немесе жартылай шектелген ағыстар деп аталады. Жартылай шектелген ағыстар жазық параллельді немесе оське симметриялы болып бөлінеді.

1-суретте жартылай шектелген жазық параллельді ағыншаның сызбасы келтірілген.

Жартылай шектелген жазық параллель ағыншаның сызбасы

Бастапқы бөлік

Арал. бөлік

1 -сурет.

Негізгі бөлік

Қабырғалық ағыс қарапайым түрінің өзінде күрделі ағынды береді. Жартылай шектелген ағыстың айырмашылығы, осы ағыс алып жатқан аудан екі түрлі, жылдамдықтың максимум мәніне сәйкес өтетін бөлу сызығына қатысты қабырғалық және еркін, шекаралық қабаттардың синтезі түрінде көрсетіледі. Сондықтан қабырғалық және жартылай шектелген ағыстардың ағын бөліктеріндегі ағыстар сәйкес шекаралық қабаттағы және еркін ағыстардан көп ерекшеленеді. Бұл ерекшелік, біріншіден, жартылай шектелген ағыстарда қабырғалық қабаттың «ішкі» ағыстық ағынның жоғарылатылған турбуленттілік шартымен дамитындығымен түсіндіріледі. Нәтижесінде қабырғалық шекаралық қабаттың сипаттамасы ішкі ағынның турбуленттігі жоғары болғандағы шекаралық қабатқа сәйкес келеді.

Екіншіден, жартылай шектелген ағыншаның ағыс бөлігіндегі жанама кернеуі жылдамдықтың максимум нүктесінде нөлге тең емес.

Жартылай шектелген турбулентті ағыншаның ағын ауданы бастапқы, аралық және негізгі болып үшке бөлінеді. Бастапқы бөлік деп ағыстың соплодан шыққан бөлігін атаймыз. Бастапқы бөлік ағыстың орталық бөлігінде тұрақты жылдамдықты ядроның болуымен және оның ұзындығы сопло қиығынан жылдамдықтың максимум мәні азаятын қимаға дейінгі арақашықтықпен анықталады. Бастапқы ағыстың заңдылықтарына ағыстың бастапқы шарттары: жылдамдықтың бастапқы профилі, соплоның өлшемі мен формасы және т. б әсер етеді (1-сурет) . Соплодан қашықтағанда ағыншаның қима бойынша жылдамдық профилі аффиндік ұқсас болады. Себебі, ағыстың бастапқы шарттары соплодан едәуір қашықтықта ағыншаның таралу заңдылығына әсер етпейді. Ағыстың бұл бөлігі негізгі деп аталады. Бастапқы мен негізгі бөліктердің арасында жылдамдық профилінің формасы негізгі бөлікке ұқсас аралық бөлік орналасқан.

1. 2 Ойыс және дөңес бет бойымен таралатын қабырғалық ағыншалардың аэродинамикасы

Қисық сызықты бет бойымен таралатын ағындар центрден әсер етуші массалық күштердің әсерінен болады. Мұндай ағындар авиацияда, ракета техникасында, жылу энергетикасында, іштен жану двигательдерінде және т. б жиі кездеседі.

Қисық сызықты бет бойымен таралатын ағындардың түзу сызықты бет бойымен таралатын ағыстардан негізгі айырмашылығы, мұнда қысымның көлденең градиенті, центрден әсер етуші күштердің болуы, Гертлер құйыны түріндегі екінші ағыстың пайда болуы және ағыстың ламинарлық түрінен турбулентті ағысқа айналуына әсерінің болуы.

Осы ағыс түрінің техникада кең таралуына байланысты

гидродинамикада қисық бет бойымен таралатын ағыстарға көптеген теориялық және экспериментальлық жұмыстар жасалынған.

Ойыс және дөңес қисық беттер бойымен таралатын жартылай шектелген ағыншаларды зерттеуде өте көп жұмыстар жасалынбаған.

Қисық сызықты цилиндрлік бет бойымен таралатын, жазық ламинарлық ағыншаның есебіне арналған алғашқы жұмыстардың қатарына Коробко В. И. /7/, Акатнов Н. И. /8/, сондай-ақ, Кашкаров В. П. /9/, Масси, Клейстона /10/. Кашкаров В. П. жұмысында ағыншаның автомодельді жылдамдық профилін қамтамассыз ететін, қисық ұзындығы бойынша өзгеретін қисық бет бойымен таралатын ламинарлық ағыншаның есебінің шешімі алынған.

Дөңес бет бойымен таралатын турбулентті жартылай шектелген ағынша қозғалыс пен энергияның дифференциалды теңдеулер жүйесімен сипатталады:

(1. 1)

Equation. 3 (1. 2)

Equation. 3 (1. 3)

Equation. 3 (1. 4)

Equation. 3 (1. 5)

шекаралық шарт болғанда

y=0, u=0, , =0

(1. 6)

y=0, u=0, , .

мұндағы x, y - сопло қиығынан цилиндр бетіне перпендикуляр және цилиндр беті бойымен алынған көлденең және қисықтық координаталар, R- беттің қисықтық радиусы, р - қысым, - тығыздық, - динамикалық

тұтқырлық, - өлшемсіз температура, - ағынның ағыншадағы қабырғаның және қоршаған ортаның температурасы, Прандтль саны, турбуленттік Прандтль саны.

Ойыс цилиндрлік бет бойымен таралатын жазық ағынша үшін (1. 1) -(1. 6) теңдеулер жүйесі Железная Т. А. және Халатов А. А. /11/ жұмыстарында Лэм және Бремхорст k - - моделін қолдану көмегімен шешілген.

Осы /11/ - жұмысында ойыс цилиндрлік бет бойымен таралатын жазық ағыншаның гидродинамикасы мен жылуалмасуын экспериментальды зерттеулердің нетижелері келтірілген. Өлшеу мен есептеулерге анализ жасау барысында олар төмендегідей тәуелділіктерді алған:

(1. 7)

(1. 8)

(1. 9)

мұндағы ағыстың бастапқы параметрлері бойынша Рейнольдс саны.

Қабырғалық аудандағы жылдамдық профильдері дәрежелік тәуелділік түрінде жазылады

(1. 10)

және 0- ден 0, 02 - ге дейін өзгергенде (1. 10) - теңдеудегі дәрежелік көрсеткіш төмендегі заңдылық бойынша өзгереді:

(1. 11)

температуралық профиль үшін

(1. 12)

және тәуелділік

(1. 13)

мұндағы пластина бойымен таралатын жазық ағыншаның профильдерімен сәйкес келуі керек.

Халатов А. А, Изгорева И. А, Шевцов С. В. /12/ - жұмыстарында ойыс цилиндрлік бет бойымен таралатын жазық ағыншаның гидродинамикасы мен жылуалмасуы экспериментальды зерттелген және (1. 10 ) - теңдеудегі n дәрежелік көрсеткіші ағынша үшін төмендегідей тәуелділік бойынша өзгереді :

(1. 14)

Осы жұмыстардың нәтижелерінен 0- ден 0, 12 - ге дейін өзгергенде, ойыс цилиндрлік бет бойымен таралатын ағынша үшін n 12 - ден 15 - ке дейін өзгереді, ал дөңес бет бойымен таралатын ағынша үшін 12- ден 6- ға дейін өзгереді.

1. 3 Қабырғалық ағыншалардың жылуалмасуы

Қабырғалық ағыншаларда болатын жылуалмасуды экспериментальды зерттеуде өте көп жұмыстар жасалынған /13-14/ .

Жазық қабырғалық ағыншалардың жылуалмасуын алғаш зерттеу барысында, пластинаны жылдамдықпен біртекті турбулентті ағыспен орай аққанда, жылуалмасу

(1. 15)

жазық ауа ағыншасы үшін жылуалмасуының нәтижесі төмендегі тәуелділікпен жазылады

(1. 16)

мұндағы соплодан х қашықтықтағы ағыншаның максимальды жылдамдығы, кинематикалық тұтқырлық, ағынның жылуөткізгіштігі, пластинаның жылу беру коэффициенті. (1. 15) - (1. 16) - теңдеулерден көріп тұрғанымыздай, қабырғалық ағыстағы жылу беру интенсивтілігі дің тең мәндерінде де біртекті ағынға жылу беру интенсивтілігінен 23% - ке артық. Бұл құбылыс ағыстық ағыншадағы турбуленттік деңгейінің қабырғалық шекаралық қабаттың сыртқы шекарасындағы турбуленттік деңгейімен салыстырғанда жоғары болуымен түсіндіріледі.

Жукаускас А. А. /13/ - жұмысында сыртқы ағынның турбуленттілігінің пластинаны біртекті орай аққандағы жылуалмасуға әсерін есепке алу үшін (1. 15) - формуланың оң жақ бөлігіне көбейткіш түрінде түзету енгізілген

1+0, 41⋅th(0, 2Tu) (1. 17)

Жылдамдықтың максимум сызығы бойымен турбуленттік деңгейінің Tu 20% мәнін есепке алсақ, жазық қабырғалық ағыншаның жылуалмасуы төмендегі формуламен өте жақсы сипатталады:

(1. 18)

Яғни, егер ағыс үшін Рейнольдс санын максимум жылдамдық бойынша және турбуленттік деңгейін жылдамдықтың максимум сызығы бойынша есептейтін болсақ, пластинаны біртекті ағыспен орай аққандағы және қабырғалық ағыстың жылуалмасу интенсивтіліктері бір ғана формуламен сипатталады.

Бірақ, цилиндрлік және конустық беттерді көлденең орай аққандағы жылуалмасу коэффициентін өлшеу нәтижелерін өңдегенде (1. 16) - (1. 18) - тәуелділіктер дұрыс болмай шыққан. Мұның себебі жұқа цилиндр немесе конустық бет бойымен (конустың табанына қарай) қозғалыс кезіндегі жылдамдық максимумы, соплодан қашықта немесе бірден үлкен болған кезде, ∼ заңдылығымен өзгеретіндігімен түсіндіріледі. Бұл соплодан өте үлкен қашықтықта өскенімен де, мәнінің өспеуіне әкеледі.

Содықтан да Стэнтон санының Рейнольдс санымен және көлденең қашықтықпен байланысын зерттеуге тура келеді.

Қисықтық параметрі I80 ( b- соплоның шығыс саңылауының сақиналық ені, R- цилиндр радиусы ) аралығында өзгеретін кең облыс үшін цилиндр бойымен таралатын сақиналық ағыстың жылуалмасуы /15, 16 / - жұмыстарында зерттелген.

/17/- жұмыста төмендегі формула алынған

(1. 19)

мұндағы w -конус төбесіндегі жарты бұрыш, конустық бет және жазық цилиндр бойымен таралатын қабырғалық ағыншалардың жылуалмасуының нәтижелері кең интервалдағы параметрлердің өзгеруі 0

Көлденең қисықтық параметрінің қабырғалық ағыншаның жылуалмасуына әсері / 11, 12 / - жұмыстарда зерттелген.

Бұл жұмыстардағы зерттеулер 500 мм цилиндрлік беттің бөлігінде, цилиндрдің қисықтық радиусы R=1500 мм болғанда, соплоның шығыс қимасының енінің мәндері 3, 5 және 8 мм болғанда жүргізілген. Олай болса, - бастапқы көлденең қисықтық параметрі 0, 002- ден 0, 005 аралығында, - Рейнольдс санының мәні 8⋅10 ³ -ден 24⋅10 ³ -не дейін, - саңылаудан өлшемсіз қашықтық 2- ден 160- қа дейін өзгерген.

Дөңес беттегі ағыс үшін өлшеу нәтижесі:

(1. 20)

ойыс беттегі ағыс үшін:

(1. 21)

мұндағы (1. 22)

пластина бойымен таралатын ағынша үшін жылуалмасудың интенсивтілігі:

мұндағы - ағыншаның бастапқы жылдамдығы.

Осы нәтижелерден кейін жұмыстардың авторлары жазық пластина бойымен таралатын ағыншалардың жылуалмасуымен салыстырғанда, - жергілікті қисықтық параметрінің өсу есебінен дөңес беттегі жылуалмасу интенсивтілігі өсетінін дәлелдеген.

Бірақ бұл жұмыстардан - параметрінің сопло қиығынан қашықтықтан және бастапқы қисықтық параметрінен тәуелділіктері анықталмаған. Сонымен бірге, алдыңғы зерттеулерде көрсетілгендей жылуалмасудың интенсивтілігі ағыншаның әрбір қимасындағы жылдамдықтың максимум мәндерімен де анықталады. Қарастырылған жұмыстарда көлденең қисықтық параметрінің қисық бет бойымен таралатын қабырғалық ағыншаның жылдамдығының максимум мәндерінің өзгеру заңдылықтарына да әсерлері анықталмаған.

2. Экспериментальдық қондырғылар және өлшеу әдістері

2. 1 Қисық беттегі ағыншаның аэродинамикасы мен жылуалмасуын зерттеу үшін экспериментальдық қондырғы

Жылулық, пульсациялық және динамикалық сипаттамалардың өлшеу ерекшеліктерін ескере отырып, екі экспериментальдық қондырғы құрылған. Біріншісі- ойыс және дөңес цилиндрлік бетпен таралатын қабырғалық ағыншаның аэродинамикасын зерттеуге арналған (2- сурет) . Екіншісі- дөңес және ойыс цилиндрлік бетпен таралатын қабырғалық ағыншаның жылуалмасуын зерттеуге арналған. Барлық қондырғылар ағыншалық типтегі аэродинамикалық трубалар. Қондырғылар қазіргі кезде аэродинамикалық эксперименттердің барлық талаптарына сай және төмендегі жетістіктерге ие:

3, 0-100 м/с аралығында соплодан шығатын ағыншаның жылдамдығының кез-келген мәнін алу мүмкіндігі;
қондырғының дірілдемеуін қамтамассыз ету;
турбуленттік деңгейінің төмен болуы және сопло қиығында жылдамдықтың тік бұрышты профильге жақын болуы;
SR- параметрінің өзгеру мүмкіндігі.

Тәжірибені жасау алдында келесі шамалардың тұрақты болып қалулары қадағаланады:

1. саңылаудың тұтас биіктігі бойынша шығыс қимадағы сопло ені;

2. соплодан шыққандағы жылдамдықтың мәні мен оның профилі;

3. ағыншаның және қоршаған ортаның температурасы;

4. жергілікті атмосфералық қысым.

Экспериментальдық қондырғының сызбасы

2- сурет

1-вентилятор; 2-хоннейкомб; 3-металл торлар; 4-сопло; 5-цилиндрлік бет; 6-қабырғалық тесіктер; 7-шектеуші бүйірлік қабырғалар; 8-жазық құрылғы.

3-сурет

1-сопло; 2-үш қабатты қайың фанерадан жасалған цилиндрлік қабырға; 3-нихромдық фольга; 4-термопараның ыстық түйіні; 5-вольтметр; 6-амперметр; 7, 8-автотрансформаторлар.

Ойыс және дөңес цилиндрлік бетпен таралатын ағыншаның аэродинамикасын зерттеуге арналған экспериментальдық қондырғының сызбасы 2-суретте көрсетілген.

1-вентилятор арқылы үрленген ауа ағысы ені 2, 5мм -ден 40мм -ге дейін өзгеріп отыратын, шығыс саңылауының биіктігі h=180мм болатын 4-соплодан шығады. Ағынша ағып өтетін радиусы R=360мм болатын цилиндрлік бет соплоның бір қабырғасының жалғасы болып табылады. Сопло өзінің шығысында жылдамдықтың бірқалыпты профилін сақтайды. Вентилятор ретінде ТВ-80-1, 6 түріндегі ауа үрлеуіші пайдаланылады. Соплоның шығысында бірқалыпты және аз турбуленттелген ағыс алу үшін соплоның алдына 2-хоннейкомб және 3-ұсақ ұяшықты металл тор қойылған.

Қабырғадағы статикалық қысым диаметрі 0, 8мм 6-қабырғадағы тесіктер көмегімен өлшенеді. Цилиндрдің ақырғы биіктігінің әсерін болдырмау үшін ағыс 7-бүйірлік жазық пластинамен шектелген. Цилиндрлік беттің соңында соңғы эффектілердің әсерін болдырмау мақсатында ұзындығы 300мм 8-жазық пластина орнатылған. Ағыншаның бастапқы ені бойынша S _R = беттің қисықтық параметрі 0, 12-ден -0, 12-ге (ойыс бет үшін) дейін өзгереді.

Ағыншаның жылдамдығын өлшеу тесіктері бір-біріне қарама-қарсы орналастырылған Т-үлгідегі түтіктер көмегімен жүргізіледі. Өлшеуіш түтік ағынша бағытымен 1мм координаттық дәлдікпен, дене бетіне 0, 01мм дәлдікпен перпендикуляр орналастырылады.

Қабырғалық аудандағы жылдамдық профилін дәлірек өлшеу үшін ұшының сыртқы өлшемі 0, 20мм ×1, 10мм болатын Пито түтігі қолданылады.

Мұнда жылдамдық Пито түтігімен өлшенген толық қысым мен қабырғадағы статикалық қысымды өлшейтін тесіктер көмегімен өлшенген статикалық қысымдардың айырмасымен анықталады.

Аэродинамиканы зерттеу үшін ағыс беті ретінде сыртқы радиусы R=360мм және ішкі радиусы R=355мм болатын стальдан жасалған цилиндрдің екі жартысы пайдаланылады.

Цилиндрдің бірінші жартысында жұмыс беті ретінде сыртқы жағы (дөңес беті), ал екінші цилиндрде жұмыс беті ретінде ішкі жағы (ойыс беті) қолданылады.

2. 3 Жылдамдық профильдерін өлшеу әдістері

Ағыншаның жылдамдығын өлшеу Т-үлгідегі ұштарының сыртқы өлшемі 0, 24 ×1, 10 датчиктің көмегімен жүргізіледі. Т-үлгідегі датчиктің ұштары ағыс бетіне қатысты жанама орналасқан және трубкалардың біреуі ағысқа қарсы, ал екіншісі ағыспен бағыттас. Яғни бірінші трубка бірінші монометрге, ал екіншісі атмосферамен жалғанады.

Сонда бірінші монометрдің көрсетуі

(2. 1)

Ағыс бойынша орналасқан P-P ^′- қысымы қойылады, мұндағы Р- ағыстың берілген нүктесіндегі статикалық қысымы, Р ^′ (v) - ағыс жылдамдығынан тәуелді қысымның қосымша сиреуі.

Екінші микромонометр екі трубкаға бірдей жалғанады.

Олай болса, оның көрсеткіші:

(2. 2)

мұндағы -микромонометрдің иілу коэффициенттері, - аэродинамикалық трубада Т-үлгідегі датчиктің көрсетуін Прандтль эталондық трубкасының көрсетуімен салыстырғанда, Т-үлгідегі датчиктің реттеуші коэффициенті. (2. 2) - формула бойынша ағыстың жылдамдығын біле отырып, (2. 1) -формуладан қысымды таба аламыз:

(2. 3)

Біз қолданған датчиктің реттеуші коэффициенті =1, 054.

Жылдамдықты анықтағандағы қателіктің қосындысы ±0, 5м/с, ал вертикаль су бағанадағы статикалық қысым ±0, 02 немесе ±0, 2 Па. Пито түтігінің көмегімен қабырға жанындағы жылдамдық өрісін өлшеу барысында сол өлшеніп отырған қимадағы статикалық қысым цилиндрлік беттің қабырғасындағы әрбір қимадағы қабырғадағы тесіктер көмегімен анықталады.

Бұл жағдайда статикалық қысым өте аз өзгеріп отырғандықтан, жылдамдықтың қабырғадан максимум мәніне дейінгі Пито түтігімен және Т-үлгідегі датчикпен өлшенген өлшеу нәтижелерінің бір-бірінен еш айырмашылығы болмайды.

2. 4 Қисық бет бойымен таралатын ағыншаның жылуалмасуын зерттеуге арналған экспериментальдық қондырғы

Жылу беру коэффициентін өлшеу үшін үш қабатты қайың фанерасынан жасалған, біреуінің ішкі радиусы R ₁ =350мм, ал екіншісінің сыртқы радиусы R ₂ =360мм болатын екі жартылай цилиндрлік бет алынады (3-сурет) .

Жұмыс бетінің орталық бөлігі бойынша бүкіл ұзындығы бойына бет бойынша температураны өлшеу үшін 27 термопарлар қойылған. Және екі жарты цилиндрлер ішкі және сыртқы беттеріне 0, 01мм қалыңдықта 3-нихром фольгамен жапсырылып, 1-соплоға 35мм ұзындықта кіріп тұрады. Цилиндрдің биіктігі 290мм және қабырғамен шектелген.

Жылуалмасуды зерттеуге арналған соплоның шығыс қимасының өлшемдері 63мм × 292мм. Цилиндрлік жұмыс бетінің жалпы қалыңдығы 11, 0мм. Соплоның шығыс саңылауының енін өзгертіп отыру сопло ені бойынша цилиндрлердің кіріп тұрған ұштарын қозғалту нәтижесінде іске асырылып отырды. Олай болса, ойыс бет үшін соплоның бастапқы ені 100мм- ден 42мм- ге дейін.

Жұмыс бетін қыздыру үшін 7, 8- төмендетуші және реттеуші автотрансформаторлар жүйесінен фольга арқылы ток беріледі.

Токты өлшеу үшін УТТ-6М1 түріндегі трансформатор және 0, 2 дәлдіктегі амперметр қолданылады. Кернеу де 0, 2 дәлдіктегі вольтметрмен өлшенеді. Соплодан шыққандағы ағыс температурасы және қоршаған орта температурасы 0, 1 ^° С дәлдіктегі сынап термометрімен реттеліп отырады.

Атмосфералық қысым М-110 түріндегі барометр-анеройдпен реттеледі.

Компрессордың ұзақ жұмыс істеу барысында соплодан шыққандағы ауаның бастапқы температурасының бөлмедегі ауа температурасынан айырмашылығы болғандықтан, жылу беру коэффициентін өлшеу ағыс температурасы мен бөлмедегі ауа температурасының T _w -T _f =15÷20 ^° C айырмасы кезінде жүргізілді.

2. 5 Температураны және жылу беру коэффициентін өлшеу әдістері

Жылу беру коэффициентін өлшеу үшін ойыс және дөңес беттен цилиндрдің бүкіл бетіне жапсырылған фольга арқылы қоршаған орта мен ағыс температурасынан 15÷20 ^° С -ға көп ток өткізіледі. Өлшеу барысында фольгадағы ток пен кернеудің түсуі тұрақты болып қалады. Сонымен бірге қабырғадағы меншікті жылу ағынының q _w =const тұрақтылық шарты сақталады. Арнайы өлшеулер көрсеткендей, фольганың ұзындық бойына қалыңдығының бірқалыпсыздығы ±1% -тен аспайтындығын көрсетті, сондықтан оның әсерін ескермеуге болады. Қабырғадағы және ағыстың температураларының айырмасы, бір түйіні цилиндр бетіндегі қызып тұрған фольганың астында, ал екіншісі сопло ішіндегі ағыста орналасқан мыс-константалық термопара көмегімен өлшенеді. Термопара ЭҚК-і В7-21А түріндегі электронды-сандық вольтметрмен өлшенеді. Жылу беруді зерттеу кезіндегі ағыстың бастапқы шарттары аэродинамикалық зерттеу кезіндегідей сақталады. Сыртқы орта мен соплодан шыққандағы ағыс температуралары тұрақты болып және бөлік құны 0, 1 ^° С болатын сынап термометрмен бақыланып отырады.

Термопараның температурадан тәуелділігі төмендегі тәуелділікті береді:

Т=22, 39⋅ (К) (2. 4)