Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, kierunek Inżynieria Środowiska, studia zaoczne
Akademia Górniczo – Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Ćwiczenie nr 2: Pomiar objętościowego natężenia przepływu.
Mechanika Płynów, ćwiczenia laboratoryjne
Prowadzący: dr inż. K. Filek
Wykonali:
Paweł Sobczak
Michał Kondek
Marcin Bałut
Tomasz Zwardoń
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
kierunek: Ochrona Środowiska
studia zaoczne, rok II, semestr III, grupa 2D
Data wykonania ćwiczenia: 24 listopad 2012 r.
1. Opis ćwiczenia.Celem ćwiczenia, które wykonywaliśmy było obliczenie objętościowego natężenia przepływu powietrza na podstawie wykonanych pomiarów przy użyciu: kryzy pomiarowej, sondy Prandtla oraz zwężki Venturiego. Pomiarów ciśnień na każdym z urządzeń dokonano za pomocą mikrometrów pochyłych. Pomiary wykonano dla 10 różnych prędkości obrotowych wentylatora napędzającego przepływające powietrze w rurociągu.
Dla dokonanych pomiarów oraz obliczeń należało sporządzić wykres zależności względnych natężeń przepływu qs (sondy Prandtla), qk (kryzy), qz (zwężki Venturiego) w funkcji liczby Reynoldsa Re: f= qs(Re), f= qk(Re), f= qz(Re).
2. Schemat stanowiska.3. Wzory obliczeniowe.Różnice ciśnień mierzonych mikrometrami obliczamy korzystając ze wzoru:
∆p=l∙n∙ρc∙g , Pa,
gdzie:
l – wychylenie cieczy w rurce mikromanometru, [m],
n – bezwymiarowe przełożenie geometryczne mikromanometru,
ρc – gęstość cieczy w mikromanometrze, [kg/m3]
g – przyśpieszenie ziemskie, [m2/s].
Objętościowy wydatek przepływu powietrza dla kryzy wyliczamy korzystając ze wzoru:
Qk=π∙dk24∙αk∙2∙∆pkρ , [m3/s],
gdzie:
dk – średnica otworu kryzy, [m],
αk – bezwymiarowa liczba przepływu kryzy,
∆pk – różnica ciśnień na kryzie pomiarowej, [Pa],
ρ – gęstość powietrza, [kg/m3].
Objętościowy wydatek przepływu powietrza dla zwężki Venturiego wyliczamy korzystając ze wzoru:
Qz=π∙dz24∙αz∙2∙∆pzρ ,[m3/s],
gdzie:
dz – średnica przewężenia zwężki, [m],
αz – bezwymiarowa liczba przepływu zwężki,
∆pz – różnica ciśnień na zwężce, [Pa],
ρ – gęstość powietrza, [kg/m3].
Objętościowy wydatek przepływu powietrza dla sondy Prandtla wyliczamy korzystając ze wzoru:
Qs=0,8∙π∙D24∙2∙pdρ ,[m3/s],
gdzie:
D – średnica przewodu, [m],
pd – ciśnienie dynamiczne, różnica ciśnienia całkowitego i statycznego, [Pa],
ρ – gęstość powietrza, [kg/m3].
Średnie natężenie przepływu należy obliczyć korzystając ze wzoru:
Qśr=Qk+Qz+Qs3 ,[m3/s].
Względne natężenia przepływu, dla każdego z urządzeń obliczamy, korzystając ze wzorów:
- dla kryzy pomiarowej:
qk=QkQśr ,
- dla zwężki Venturiego:
qz=QzQśr ,
- dla sondy Prandtla:
qs=QsQśr .
Średnią prędkość przepływu obliczamy na podstawie wzoru:
vśr=4∙Qśrπ∙D2 .
Liczbę Reynoldsa obliczamy na podstawie wzoru:
Re=vśr∙Dν ,
gdzie:
D – średnica przewodu, [m],
ν – kinematyczny współczynnik lepkości powietrza, [m2/s].
Ponadto w obliczeniach wykorzystano wartości stałe:
- przełożenie geometryczne mikromanometru na kryzie pomiarowej, nk=1/5,
- przełożenie geometryczne mikromanometru na zwężce Venturiego, nz=1/10,
- gęstość cieczy w mikromanometrze, ρc=800 [kg/m3],
- przyśpieszenie ziemskie, g=9,81 [m/s2],
- średnica otworu kryzy, dk=0,106 [m],
- bezwymiarowa liczba przepływu kryzy, αk=0,723
- średnica przewężenia zwężki, dz=0,095 [m],
- bezwymiarowa liczba przepływu zwężki, αz=1,12,
- gęstość powietrza, ρ=1,2 [kg/m3],
- kinematyczny współczynnik lepkości powietrza, ν=1,6×10-5 [m2/s],
- średnica przewodu, D=0,15 [m],
4. Przykładowe obliczenia.Przykładowe obliczenia wykonano dla pomiaru nr 1.
4.1. Obliczenie różnicy ciśnień mierzonych mikrometrami (kryza).∆p=lk∙nk∙ρc∙g=0,108∙...