Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
Inżynieria Środowiska
Studia niestacjonarne 2013/2014
Rok III
WENTYLACJA I KLIMATYZACJA – Laboratoria
Temat: Wyznaczenie współczynnika oporu skupionego dla kształtek przewodów wentylacyjnych.
Wykonali: Kremer Rafał
Sobczak Paweł
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika oporu skupionego w zależności od prędkości przepływu powietrza. Przedmiotem badania jest nagłe zwężenie i rozszerzenie przewodu o stałej średnicy.
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:
pstrm=xρv22
gdzie:
x -współczynnik straty miejscowej
ρv22 - ciśnienie dynamiczne
Można zauważyć, że strata pstrm jest wyrażona 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 Re. W przepływie laminarnym współczynniki ten maleje 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.
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
2. Obliczenia
2.1 Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym
ρ=0,003484Ts·(p-0,378·pw) [kg/m3]
ρ=0,003484Ts·(98540-0,378·2001,6)=1,157 [kg/m3]
gdzie:
Ts- temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [K]
p - ciśnienie atmosferyczne powietrza [Pa]
pw - ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej w powietrzu [Pa]
pw= pwn-6,77·10-4·(ts-tw)·p
gdzie:
pwn - ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej nasyconej [Pa]
ts - temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [°C]
tw - temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [°C]
pw= 2175,016 -6,77·10-4·(21,4-18,8)·98540=1996,0 [Pa]
pwn=610,6·107,5▪tw237,29+tw
pwn=610,6·107,5▪18,8237,29+18,8=2169,42 [Pa]
2.2 Różnica ciśnień
∆p=ρc·g·h [Pa]
gdzie:
ρc - gęstość cieczy manometrycznej [kg/m3]
g - przyspieszenie ziemskie, g=9,81 m/s2
h - różnica poziomów cieczy w ramionach U-rurki [m]
Dla zwężenia o średnicy 15mm:
∆p1=1000·9,81·0,483=4738 [Pa]
∆p1=1000·9,81·0,426=4179 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 20mm:
∆p1=1000·9,81·0,227=2227 [Pa]
∆p1=1000·9,81·0,204=2001 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 25mm:
∆p1=1000·9,81·0,100=981 [Pa]
∆p1=1000·9,81·0,087=853 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 30mm:
∆p1=1000·9,81·0,043=422 [Pa]
∆p1=1000·9,81·0,037=363 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 40mm:
∆p1=1000·9,81·0,01=98 [Pa]
∆p1=1000·9,81·0,008=78 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 15mm:
∆p2=1000·9,81·0,492=4827 [Pa]
∆p2=1000·9,81·0,421=4130 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 20mm:
∆p2=1000·9,81·0,228=2237 [Pa]
∆p2=1000·9,81·0,206=2021 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 25mm:
∆p2=1000·9,81·0,100=981 [Pa]
∆p2=1000·9,81·0,088=863 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 30mm:
∆p2=1000·9,81·0,04=392 [Pa]
∆p2=1000·9,81·0,032=314 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 40mm:
∆p2=1000·9,81·0,005=49 [Pa]
∆p2=1000·9,81·0,006=59 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 15mm:
∆p3=1000·9,81·0,0,98=961 [Pa]
∆p3=1000·9,81·0,082=804 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 20mm:
∆p3=1000·9,81·0,131=1285 [Pa]
∆p3=1000·9,81·0,108=1059 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 25mm:
∆p3=1000·9,81·0,167=1638 [Pa]
∆p3=1000·9,81·0,148=1452 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 30mm:
∆p3=1000·9,81·0,178=1746 [Pa]
∆p3=1000·9,81·0,155=1521 [Pa]
Dla zwężenia o średnicy 40mm:
∆p3=1000·9,81·0,200=1962 [Pa]
∆p3=1000·9,81·0,160=1570 [Pa]
2.3 Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego
vśr=0,8172·∆p3ρ [m/s]
gdzie:
∆p3 - ciśnienie dynamiczne odczytywane na U-rurce nr 3 [Pa]
ρ - gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym [kg/m3]
Dla zwężenia o średnicy 15mm:
vśr=0,8172·8041,157 =33,3 [m/s]
vśr=0,8172·∆p3...