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 3: Wyznaczenie współczynnika oporu skupionego dla kształtek przewodów wentylacyjnych.
Wentylacja i klimatyzacja, ćwiczenia laboratoryjne.
Prowadzący: dr inż. Rafał Łuczak
Wykonali:
Rafał Kramer
Paweł Sobczak
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
kierunek: Inżynierii Środowiska
studia zaoczne, rok III, semestr VI, grupa 2
Data wykonania ćwiczenia: 5 lipiec 2014r.
1. 1. Cel ćwiczenia.Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika oporu skupionego x w zależności od prędkości przepływu powietrza. Przedmiotem badania jest nagłe zwężenie i rozszerzenie przewodu o stałej średnicy.
2. Wstęp teoretyczny.Współczynnik oporu skupionego jest znany również pod nazwą współczynnika strat miejscowych. Jest on związany przede wszystkim ze zmianą wartości i kierunku prędkości przepływającego płynu. Zmiany te mogą zachodzić w różnych miejscach przewodu i są spowodowane takimi przeszkodami jak kolana, przewężenia, rozszerzenia, rozgałęzienia.
Strata ciśnienia wskutek oporu miejscowego jest obliczana za pomocą ogólnego wzoru:
pstr.m=xρv22,
gdzie:
x – współczynnik straty miejscowej
ρv22 – ciśnienie dynamiczne
Można zauważyć, że ciśnienie strat pstr.m jest wyrażone jako część ciśnienia dynamicznego płynu. Współczynniki strat miejscowych x są określane na drodze doświadczalnej. Jedynym wyjątkiem jest przypadek nagłego rozszerzenia kanału – możemy wtedy obliczyć ten współczynnik teoretycznie.
Współczynnik x zależy od liczby Reynoldsa. W przepływie laminarnym współczynniki ten maleje wraz ze wzrostem liczby Re, natomiast w przepływie turbulentnym zmienia się bardzo nieznacznie.
Należy zwrócić uwagę, że podawane w literaturze wartości współczynników x dotyczą takich przypadków, gdy przed i za przeszkodą znajduję się kanał prosty o dostatecznej długości. W rzeczywistych warunkach przeszkody są często rozmieszczone blisko siebie, wobec czego obliczenia mogą być obarczone błędem. Błąd jest tym większy, im większe jest wzajemne oddziaływanie przeszkód na siebie.
3. Schemat stanowiska pomiarowego.
gdzie:
1 – U-rurka nr 1,
2 – U-rurka nr 2,
3 – U-rurka nr 3,
4 – kryza,
5 – wentylator,
6 – podpory przewodu,
7 – przewód.
4. Wzory i przykładowe obliczenia.4.1. Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.
ρ=0,003484Ts∙p-0,378∙pw, [kg/m3],
gdzie:
Ts – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [K], Ts=294,55 K,
p – ciśnienie atmosferyczne powietrza, [Pa], p=985,4 hPa,
pw – ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej w powietrzu, [Pa].
pw=pwn-6,77∙10-4∙ts-tw∙p, Pa,
gdzie:
pwn – ciśnienie cząstkowe (prężności) pary wodnej nasyconej, [Pa],
ts – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym, [°C], ts=21,4°C,
tw – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym, [°C], tw=18,8°C,.
pwn=610,6∙107,5∙tw237,29+tw, Pa.
Wobec powyższego:
pwn=610,6∙107,5∙tw237,29+tw=610,6∙107,5∙18,8237,29+18,8=2169,42 Pa.
pw=pwn-6,77∙10-4∙ts-tw∙p=2169,4-6,77∙10-4∙21,4-18,8∙98540=1996 Pa.
ρ=0,003484Ts∙p-0,378∙pw=0,003484294,55∙98540-0,378∙1996=1,16 [kg/m3].
4.2. Różnica ciśnień.∆p=ρc∙g∙h, Pa,
gdzie:
ρc – gęstość cieczy manometrycznej (wody), [kg/m3], ρc=1000 kg/m3,
g – przyspieszenie ziemskie, [m/s2], g=9,81 m/s2,
h – różnica poziomów cieczy w ramionach U-rurki, [m].
Wobec powyższego:
· dla zwężenia średnicy d=15mm.
∆p1=ρc∙g∙h1=1000∙9,81∙0,483=4738 Pa,
∆p2=ρc∙g∙h2=1000∙9,81∙0,492=4827 Pa,
∆p3=ρc∙g∙h3=1000∙9,81∙0,098=961 Pa,
· dla zwężenia średnicy d=20mm.
∆p1=ρc∙g∙h1=1000∙9,81∙0,227=2227 Pa,
∆p2=ρc∙g∙h2=1000∙9,81∙0,228=2237 Pa,
∆p3=ρc∙g∙h3=1000∙9,81∙0,131=1285 Pa,
· dla zwężenia średnicy d=25mm.
∆p1=ρc∙g∙h1=1000∙9,81∙0,1=981 Pa,
∆p2=ρc∙g∙h2=1000∙9,81∙0,1=981 Pa,
∆p3=ρc∙g∙h3=1000∙9,81∙0,167=1638 Pa,
· dla zwężenia średnicy d=30mm.
...