Порядок проведення розрахунків

Самостійна підготовка до виконання лабораторної роботи

 

Перед проведенням лабораторної роботи студент зобов'язаний:

¾ вивчити закономірності аерогідродинаміки взаємодії газових струменів з рідиною при донній продувці, підготувавши відповіді на контрольні питання, приведені нижче;

¾ вивчити основні вузли установки для проведення дослідження і порядок проведення роботи;

¾ оформити вступну частину звіту з лабораторної роботі, у яку включити: назву і ціль роботи, схему установки і її короткий опис, таблицю результатів вимірів і візуальних спостережень;

¾ бути готовим відповісти на наступні контрольні питання.

 

Прилади, матеріали й інструмент

 

Модель конвертера виконана з дотриманням геометричної подоби в масштабі 1:10 за зразком 35 т бессемерівського конвертера [1, с. 95-97].

Для проведення роботи необхідно мати цебро води, мілко порізану паперову масу, мірну судину і черпак для води, вимірювальну лінійку і набір тарованих кульок для визначення розміру пухирів.

Схема установки представлена на рисунку 3.1.

 

Рисунок 3.1 ¾ Схема дослідної установки

 

Установка складається з прозорої плоскої моделі 1, що імітує вертикальний розріз конвертера, манометра 2, регулятора тиску 3 і компресора з редуктором 4.

 

Порядок проведення роботи

 

1. Встановити і зафіксувати модель конвертера в горизонтальному положенні.

2. Заповнити порожнину моделі конвертера водою до мітки.

3. Ввести паперову масу для візуального спостереження за напрямком циркуляційних потоків у рідині.

4. Включити компресор, встановити і зафіксувати модель конвертера у вертикальному положенні.

5. Встановити за допомогою регулятора тиску заданий викладачем режим продувки.

6. Зафіксувати параметри газових струменів і поводження рідини при заданому режимі.

7. Дослідити й описати поводження рідини і газових струменів при різних режимах донної продувки.

8. Занести результати вимірів і візуальних спостережень у таблицю 3.1.

 

Таблиця 3.1 ¾ Результати вимірів і візуальних спостережень

Номер дослідження	Надлишковий тиск повітря перед соплом, Р, Мн/м2	Висота рідини, що продувається, h, мм	Вид минаючого повітря	Середній розмір пухирів, dСр, мм	Розташування пухирів в обсязі рідини	Циркуляційні потоки в рідині	Примітка
1	2	3	4	5	6	7	8

 

 

У графі 4 необхідно зафіксувати вид минаючого повітря (ланцюжок пухирів; струмінь; обертовий струмінь; струмінь, який утягує рідина і т.д.).

У графі 5 необхідно вказати середній розмір пухирів повітря, визначений за допомогою набору тарованих кульок.

У графі 6 необхідно вказати характер розташування пухирів в об¢ємі рідини.

У графі 7 необхідно вказати основні напрямки циркуляційних потоків, що встановилися в рідині (циркуляція біля стін, циркуляція між струменями і т.д.).

У примітці повинні бути зафіксовані розміри моделі, необхідні для розрахунку об’єму рідини в спокійному стані:

               а₁ – ширина моделі на рівні фурм, мм;

               а₂ – ширина моделі по верхньому меніску рідини, мм;

               у – товщина моделі, мм;

               h_рід  – висота рідини в спокійному стані, мм.

9. Встановити і зафіксувати модель у горизонтальному положенні.

10. Виключити компресор.

11. Злити воду разом з паперовою масою в судину.

 

Порядок проведення розрахунків

 

На підставі розмірів, зафіксованих у додатку таблиці 3.1, визначити об¢єм рідини в спокійному стані (  )

 

, мм³                            (3.1)

 

Для кожного режиму продувки визначити об’єм, який займають пухиріи (  )

 

, мм³                         (3.2)

 

де h – висота рідини, яка продувається, мм.

 

Для кожного режиму продувки визначити об¢єм пухиря середнього розміру (V)

, мм³                                    (3.3)

де d_Ср – середній розмір пухирів, мм.

 

Знаючи обсяг, займаний пухирями (  ), і об¢єм одного пухиря середнього розміру (V), визначити кількість пухирів у рідині (n)

 

, шт.                                            (3.4)

 

Для кожного режиму продувки визначити величину поверхні пухиря середнього розміру (F)

 

, мм²                                    (3.5)

 

Знаючи величину поверхні окремого пухиря (F) і їхню кількість у рідині (n), для кожного режиму визначити поверхню контакту повітря з рідиною (F_K)

 

, мм²                                    (3.6)

 

Результати розрахунків заносяться в таблицю 3.2.

 

За результатами розрахунків побудувати графік залежності величини поверхні контакту повітря з рідиною (F_K) від надлишкового тиску повітря перед соплом (Р).

 

Таблиця 3.2 ¾ Результати розрахунків

Номер дослідження	Надлишковий тиск повітря перед соплом, Мн/м2	Об’єм рідини в спокійному стані, мм3	Об’єм, займаний пухирями, мм3	Кількість пухирів у рідині, шт	Об’єм середнього пухиря, мм3	Величина поверхні середнього пухиря, мм2	Поверхня контакту рідини з повітрям, мм2
1	2	3	4	5	6	7	8

 

 

Оформити дослідницьку і розрахункову частину звіту з лабораторної роботі, у яку включити:

¾ дані вимірів і візуальних спостережень у виді таблиці 3.1;

¾ результати розрахунків у виді таблиці 3.2;

¾ графік залежності величини поверхні контакту повітря з рідиною (F_K) від надлишкового тиску повітря перед соплами (Р);

¾ висновок.