AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA W KRAKOWIE

WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOINŻYNIERII

KATEDRA GÓRNICTWA ODKRYWKOWEGO

Wyznaczanie współczynnika strat liniowych

Ewelina Kocek

Izabela Machaczka

Marcin Szustalik

II mgr IŚ - Inżynieria Kształtowania Środowiska

1. Wstęp teoretyczny

Podczas przepływu cieczy lub gazu, następuje rozproszenie energii kinetycznej płynu w wyniku pracy naprężeń stycznych. Spadek energii kinetycznej pokrywany jest z pracy naprężeń normalnych, wzrasta z kolei energia wewnętrzna płynu. Część tej energii na skutek procesów transportu ciepła przenika na zewnątrz, część zaś powoduje wzrost temperatury płynu. Jednakże przyrost temperatury jest tak niewielki, że jest on praktycznie niemierzalny.

Ćwiczenie polega na określeniu spadku energii mechanicznej dla ustalonego przepływu cieczy, prostoliniowym odcinkiem o stałej średnicy.

W celu uzyskania współczynnika strat liniowych wykorzystano wzory:

Δp_str=λ_i*

,gdzie:

Δp_str – wartość straty ciśnienia dla danego rurociągu,

λ_i – współczynnik strat liniowych danego rurociągu,

ρ – gęstość wody,

L_i –długość danego rurociągu,

Q_i – wydajność danego rurociągu,

d_i – średnica danego rurociągu.

2. Cel i zakres projektu

Przeprowadzenie ćwiczenia ma na celu:

• Poznanie sposobu wyznaczania liniowych strat ciśnienia rurociągu

• Wyznaczenie współczynnika strat liniowych λ

3. Dane i obliczenia

Dane wyjściowe.

Dane Rurociąg	ρ [kg/m^3]	Li [m]	Di [mm]
NIEBIESKI	1000	4.66	0.065
CZERWONY	1000	3.27	0.05

Dane pomiarowe. Dane obliczone.

Lp.	Δpstr [kPa]		Q [m^3/s]	λ [-]
	Rurociąg	Rurociąg		Rurociąg	Rurociąg
	NIEBIESKI [Pa]	CZERWONY [Pa]		NIEBIESKI	CZERWONY
1.	0	0	0	0	0
2.	412	1623	0.002625	0.018348002	0.027741599
3.	751	2203	0.00308056	0.02428466	0.027341856
4.	1460	4487	0.00458889	0.0212759	0.025096466
5.	1707	5908	0.00525833	0.018944689	0.025166095
6.	2005	6439	0.00551667	0.020216737	0.024919339
7.	2250	7522	0.00597222	0.019358013	0.024838936
8.	2384	8066	0.00623889	0.018794982	0.02440705
9.	2630	8725	0.00645833	0.019349289	0.02463747
10.	2890	9703	0.006775	0.019320992	0.024897687
11.	3679	11341	0.00745	0.020340771	0.024066359

Wykres 1.

Wykres 2.

4. Wnioski

W przewodach występują straty proporcjonalne do długości przewodu przy jego niezmiennym przekroju. Straty te nazywamy stratami liniowymi.

Wielkość liniowych strat energii - spadku ciśnienia Δp przy przepływie zależna jest od wielu czynników:

parametrów geometrycznych rury:

• średnicy wewnętrznej dw,

• długości l, na której występuje spadek ciśnienia,

• chropowatości wewnętrznej powierzchni s,

stałych fizycznych cieczy:

• lepkości μ,

• gęstości ρ,

wielkości charakteryzujących ruch płynu:

• stałej prędkości średniej vśr.

Na podstawie zmierzonych wielkości obliczono według wzoru współczynnik strat liniowych dla niebieskiego i czerwonego rurociągu. Rurociągi te różnią się między sobą średnicą wewnętrzną. Wyniki zestawiono w tabeli, a następnie zostały one przedstawione w postaci graficznej.

Na wykresie 1 można zaobserwować, że wraz ze wzrostem wydajności wzrasta strata ciśnienia. Zaobserwowano również, że przy tej samej wartości wydajności rurociąg (niebieski) o większej średnicy wewnętrznej ma mniejsze straty ciśnienia.

Rurociąg czerwony osiąga znacznie większe wartości dla współczynnika strat liniowych. Na wykresie 2 przy takiej samej wydajności widzimy większy spadek współczynnika dla tegoż rurociągu.

Podsumowując rurociąg niebieski charakteryzujący się większą średnicą wewnętrzną oraz długością wykazuje przy tych samych wartościach wydajności mniejsze straty ciśnienia, mniejsze wartości współczynnika strat liniowych i łagodniejsze, stopniowe nachylenie krzywych na wykresie obrazujących wzajemne zależności między podanymi parametrami.