1

4. BADAIE PROCESU ADIABATYCZEGO WYPŁYWU

Z DYSZY W ZAKRESIE β

βββ (0-1 )

4.1 Wprowadzenie.

Powietrze z otoczenia, o ciśnieniu p

o

i temperaturze T

o

przepływa przez (schemat

stanowiska rys. 1 i widok – rys. 2) gazomierz (l) do dyszy (2). Przepływ powietrza jest

wymuszony za pomocą pompy próżniowej (5), która wytwarza odpowiednio niskie

(regulowane) ciśnienie p

2

za dyszą. Ciśnienie to regulowane jest zaworem (4) na zbiorniku

upustowym (3). Spadki ciśnień mierzy się za pomocą manometrów różnicowych (U-

rurkowych); przy czym ∆

∆

∆

∆h

0

oznacza spadek ciśnienia przed dyszą,

∆

∆

∆

∆h

1

oznacza spadek

ciśnienia w dyszy, zaś ∆

∆

∆

∆h

2

- spadek ciśnienia za dyszą (wszystkie w stosunku do ciśnienia

otoczenia p

o

). Do pomiaru natężenia przepływu powietrza służy gazomierz i stoper.

1

Rys. 1 Schemat stanowiska pomiarowego

4.2 Opis doświadczenia.

Po włączeniu pompy próżniowej należy minimalnie otworzyć zawór (4) tak by ∆

∆

∆

∆h

2

wynosiło

40 mm Hg. Po ustaleniu się spadków ciśnienia ∆

∆

∆

∆h

0

, ∆

∆

∆

∆h

1

i ∆

∆

∆

∆h

2

na manometrach różnicowych,

zanotować wskazania tych wielkości. Następnie mierzy się ilość powietrza przepływającego

przez gazomierz w ciągu jednej minuty, po czym zwiększa się spadek ciśnienia ∆

∆

∆

∆h

2

o ok. 40

mm Hg (do 80 mm Hg) i powtarza powyższe czynności. Należy wykonać 10 pomiarów

zwracając szczególną uwagę na odczytywane wyniki gdy stosunek ciśnień β = p

2

/p

0

zacznie

się zbliżać do wartości krytycznej β

kr

≈ 0,5 .

p

o

∆

∆

∆

∆h

0

∆

∆

∆

∆h

1

∆

∆

∆

∆h

2

1

2

3

4

5

p

1

p

2

2

Rys. 2. Widok stanowiska – oznaczenia jak do rys. 1

Po osiągnięciu w najmniejszym przekroju dyszy parametrów krytycznych (tzn. β

kr

≈ 0,5),

strumień masy powietrza m’ wypływającego z dyszy powinien osiągnąć stałą wartość, stałe
również powinno być ciśnienie p

1

niezależnie od dalszego obniżania ciśnienia p

2

za dyszą.

4.3 Opracowanie wyników.

4.3.1. Zmierzone spadki ciśnienia ∆h

0,1,2

należy przeliczyć wg wzoru:

∆p

0

=∆h

0

⋅ 9,81 ⋅ 13,6 [N/m

2

]

∆p

1

=∆h

1

⋅ 9,81 ⋅ 13,6 [N/m

2

]

∆p

2

=∆h

2

⋅ 9,81 ⋅ 13,6 [N/m

2

]

gdzie ∆h

0,1,2

[mmHg] .

4.3.2. Obliczyć ciśnienia p

1

i p

2

powietrza odpowiednio w najmniejszym przekroju dyszy i za

dyszą korzystając z zależności:

p

0

= p

o

- ∆p

0,

p

1

= p

o

- ∆p

1,

p

2

= p

o

- ∆p

2

1

2

3

4

5

∆h

0

∆h

1

∆h

2

3

4.3.3. Wyznaczyć stosunek ciśnień β dla kolejnych pomiarów ze wzoru:

0

2

p

p

=

β

oraz krytyczny stosunek ciśnień β

kr

:

1

1

2

−













+

=

k

k

kr

k

β

k – wykładnik adiabaty - dla powietrza; k = 1,4.

4.3.4. Z równania stanu gazu należy obliczyć strumień masy powietrza m

& [ kg/ s] :

0

0

RT

V

p

m

&

&=

gdzie:

p

o

; T

o

[N/m

2

; K] -parametry otoczenia,

V&

[ m

3

/ s] - strumień objętościowy powietrza wyznaczony doświadczalnie,

R [J / kg. K] - stała gazowa powietrza.

4.3.5. Sporządzić wykres m

& = f(β), zaznaczyć na nim β

kr

i sformułować wnioski.

Wzór tabeli

4. Badanie procesu adiabatycznego wypływu z dyszy w zakresie β (0-1 )

data: ........................... grupa: ............................................

p

o

= ................................. t

o

= .............................. T

o

= ………………………

lp

∆h

o

mm

Hg

∆h

1

mm

Hg

∆h

2

mm

Hg

V’

m

dm

3

/

min

V&

m

3

/s

p

0

Pa

p

1

Pa

p

2

Pa

β

-

m

&

kg/s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10