مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس

سایت تخصصی نساجی و پوشاک

نام آزمایش : برخورد جت آب به اجسام

 

هدف آزمایش : مشاهده و محاسبه نیروی ناشی از برخورد جت آب به اجسام

 

تئوری آزمایش :

 

 در این قسمت می خواهیم وضعیت جت آب بعد از خروج از لوله را مورد بررسی قرار دهیم و به محاسبه نیروهای ناشی از برخورد جت آب به انواع صفحات بپردازیم.                                               

به پره برخوردکرده  Uo و سرعت Qwاگر به شکل روبرو دقت کنیم می بینیم جت آبی با دبی وزنی

تغییر جهت می دهد. لازم به ذکر است دبی وزنی از حاصل ضرب دبی حجمی در وزنو به اندازه

مخصوص سیال به دست می آید.

 

حال اگر رجوعی به مکانیک سیالات داشته باشیم و از قواعد حجم کنترل به قسمت اندازه حرکت سیال خروجی و ورودی نگاهی داشته باشیم ، داریم :                                                                                

 

x= مجموع نیروهای وارده در جهت xمجموع تغییر اندازه حرکت در امتداد

 

                                                        (1)

 

 

 

در این آزمایش به  برخورد جت آب به پره ها می پردازیم.

 

 

1- برخورد جت آب به پره مسطح :

 

اگر جریان جت آبی در جهت عمود بر صفحه مسطح به آن برخورد کند خواهیم داشت :

                                                                                  

 

                                                         (2)

 

 

 

 

 

 

 

 

نکته : روش ایجاد مانع مسطح در جلوی آب برای پخش آب و استهلاک انرژی استفاده می شود، البته قابل ذکر است که این نوع موانع برای دبی های زیاد به علت فرسایش بالا و ضریب بازدهی کم، کمتر استفاده می شوند.                                                                                                                    

 

2- برخورد جت آب به پره کروی :

 

اگر مانع مورد نظر به شکل فنجان روبرو باشد، تغییر جهت جریان به اندازه 180 درجه خواهیم داشت، در نتیجه :                                                                                                                                        

 

                                                                           

 

                                         

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

حال اگر شرایط را ایده آل گرفته و معادله تعادل انرژی را بین جت ورودی و خروجی در لحظه برخورد بنویسیم، داریم :                                                                                                                 

          

 

 

               &                    

 

   

 

با توجه به این نتیجه، معادله بالا به صورت زیر در می آید :

 

     (3)

 

تذکر : باید گفت که در دستگاه مورد نظر چون مکان خروج جت و برخورد جت با پره، فاصله دارد   ) ، خواهیم داشت :             Zانرژی ثقل از جت کاسته خواهد شد که با احتساب فاصله شیپور از پره (

 

        (5)

مشخصات دستگاه :

 

برای انجام محاسبات ابعاد زیر مورد نیاز است :

D=10 mm- قطر داخل شیپوره در محل خروج آب

W= 0.6 Kg - وزن وزنه استوانه ای روی اهرم

L f =0.15 m- فاصله مرکز پره از محور اهرم 

Z = 0.35  m- فاصله شیپوره از پره  

 

شرح انجام آزمایش :

 

1- ابتدا برای هر پره پیچ و مهره های دستگاه را باز کرده و پره مسطح را جایگذاری می کنیم

 

2- در حالتی که جریانی وارد لوله نشده است ، وزنه دستگاه را تراز کرده و آن را تنظیم میکنیم .

این تراز به گونه ای است که شیار شئ مشخص کننده تعادل در وضعیت مناسب باشد ( بر اساس مشاهده دستگاه )                                                                                                                             

 

3- ابتدا پمپ را روشن کرده، دبی را حداکثر می رسانیم.

ابتدا با گذاشتن 15 کیلوگرم ( سه وزنه پنج کیلوگرمی ) راه خروج آب در سطل ذخیره را مسدود کرده و زمان را نگه می داریم تا وزنه ها به حالت تعادل درآیند و راه خروج آب از سطل آب باز شوند.                                                                                                                                              

باید گفت در این زمان سه برابر وزن وزنه ها ، آب در سطل جمع شد ( زیرا بازوی لنگر وزنه ها ، سه برابر بازوی لنگر سطل آب است )                                                                                                     

در این حالت به ازای هر تغییر دبی خواهیم داشت :

 

 

4- زمانی که جت آب به پره برخورد می کند ترازوی مربوط به آن از تعادل خارج می شود و باید وزنه را روی بازوی ترازو چنان حرکت دهیم که تعادل ترازو برقرار شود. در این حالت وزنه مورد نظر، با توجه به بازوی لنگر خود که روی خط کش ترازو مشخص شده است لنگری وارد می کند که برابر لنگر نیروی برخورد وارده ناشی از جت آب است.                                                                              

(فاصله وزنه تا موقعیت صفر) * (وزن وزنه) = (فاصله مرکز پره از محور اهرم) * (نیروی وارد بر پره)

 

      (4)

 

5- دبی را طوری کاهش می دهیم که در حالت پره مسطح روی ترازو با کاهش بازوی لنگر وزنه به اندازه یک سانتیمتر تعادل برقرار شود .                                                                                            

در حالت پره فنجانی این کاهش به 0.5 سانتیمتر محدود می شود.

 

6- تمام مراحل ذکر شده را برای دو پره مسطح و فنجانی طوری تکرار می کنیم که برای هر پره 10     اندازه گیری شده باشد.                                                                                         Lw و Qبار دبی

 

 

 

 

 

 

 

 

خواسته ها :

 

1- نتایج را برای هر دو پره و در هر ده حالت، در ستون های اول و دوم جدولی مشابه جدول مندرج در گزارش کار بنویسید و سپس با محاسبات جدول را تکمیل کنید.

  اندازه گیری شده ناشی از تعادل لنگرهاست که از رابطه (4) بدست می آید و  Fm در جدول مندرج

  نیروی محاسبه شده ناشی از معادله اندازه حرکت است که از رابطه (2) یا (3) بدست می آید.Fc

 قابل محاسبه است.d با داشتن دبی و قطر داخلی شیپور uسرعت جریان خروجی از شیپور

 

    را برای هر یک از پره ها رسم کنید.Fm-Fc2- منحنی تغییرات

 

3- با مقایسه نتایج اندازه گیری شده کنترل کنید که آیا نیروی مهار شده توسط پره فنجانی دو برابر پره مسطح است یا خیر.                                                                                                                          

در صورتی که خط برازش داده شده به منحنی پره تخت از مبدا عبور نمی کند علت را توضیح دهید.

پاسخ :

بلی، زیرا با توجه به روابط نیرو که برای دو حالت با پره های مسطح و فنجانی بدست آمده است

می توانیم ببینیم که ضریب زاویه معادله نیرو در پره فنجانی تقریبا بیش از دو برابر ضریب زاویه معادله نیرو در پره مسطح است .

             مسطح

     فنجانی                

 

 

آیا می دانید:

 

 0.5 u  ودر نصف دیگر معادل 1.5 u 1- اگرسرعت خروج آب در نصف سطح مقطع پره معادل

باشد، چه تغییری در نتایج حاصل خواهد شد.

 

پاسخ :

هیچ تغییری حاصل نمی شود. زیرا اگر پره، مسطح باشد، جریان وضعیت خروجی وارد معادلات نمی شود و اگر پره، فنجانی باشد، چون دو جت خروجی جریان در یک جهت خارج می شوند

 

 

2- با توجه به محاسبات به عمل آمده کدامیک از پره های تخت یا فنجانی شکل را برای استفاده در توربین ها پیشنهاد می کنید. علت را توضیح دهید.

 

پاسخ:

در توربین ها باید از پره های فنجانی تشکیل شود، پون به ازای یک انرژی ثابت از جت آب بیشترین نیرو به پره ها منتقل می شود.

 

مدیر سایت دوشنبه 29 آذر‌ماه سال 1389 ساعت 04:28 ب.ظ
نظرات 0 + ارسال نظر
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
ایمیل شما بعد از ثبت نمایش داده نخواهد شد