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 S_ок равна площади выработки S, в которой окно предусмотрено; при полностью закрытом шибере S_ок=0.

В первом случае окно не создает сопротивления движению воздуха, т.е. R_ок = 0, во втором случае R_ок = ∞ 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 R_о 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+R_ок)Q² = R_oQ² (42)

где: R- сопротивление исследуемой ветви модели при полностью открытом шибере, т.е. при сопротивлении окна R_ок = 0; R_o- общее сопротивление исследуемой ветви с учетом сопротивления окна, т.е. при неполностью открытом шибере и R_ок > 0; Q- расход воздуха в исследуемой ветви модели.

Из уравнения (42) может быть найдена величина общего сопротивления исследуемой ветви и величина сопротивления окна

R_o = (h _{сопр 0-8}) / Q² (43)

R_ок = R_o – 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 (S_ок = S);

-прикрытом наполовину (S_ок = 0,5S);

-прикрытом на 3/4 (S_ок = 0,25S);

-прикрытом на 7/8 (S_ок = 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 R_о исследуемой ветви (формула 43);

-величину аэродинамического сопротивления окна R_ок по формуле (44), имея в виду, что при полностью открытом шибере R_ок=0 и R_о=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?