Akademia Górniczo - Hutnicza

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Ćwiczenia laboratoryjne z Aerologii Górniczej

Temat: Wyznaczanie współczynnika oporu lokalnego (skupionego).

Wydział: Górniczy

Kierunek: Górnictwo i Geologia

Wykonali: Przytuła Mariusz

Rdzany Waldemar

Rok: III gr. I

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było określenie:

1. Gęstości powietrza na stanowisku pomiarowym.

2. Średniej prędkości powietrza w przekroju odcinka pomiarowego.

3. Średniej prędkości powietrza w przekroju I-IV.

4. Współczynnika ξ.

5. Wykonanie wykresu ξ=f (
   ).

Przedmiotem badania jest nagłe zwężenie i rozszerzenie przewodu o stałej średnicy.

Dane:

temp. sucha T_s = 21,1 °C

temp. wilgotna T_w = 19,2 °C

ciśnienie p = 99370 [N/m²]

Obliczenie gęstości powietrza:

gęstość powietrza ρ=1,167 [kg/m³].

Tabela z danymi

Lp.	Wielkości zmierzone			Wielkości obliczone
		U1	U2	U3	Prędkość przepływu powietrza [m/s]			Współczynnik oporu skupionego 
		p1 [N/m^2]	p2 [N/m^2]	p3 [N/m^2]	vśr	v
1	dc = 10 [mm]
1.1	3129,39	3070,53	98,1	10,60	4,704273	0,22	233,31
2	dc = 15 [mm]
2.1	1844,28	1883,52	294,3	18,35	8,14804	0,33	49,65
3	dc = 20 [mm]
3.1	853,47	902,52	519,93	24,39	10,83005	0,44	13,91
4	dc = 25 [mm]
4.1	392,4	412,02	627,84	26,80	11,90097	0,55	5,22
5	dc = 30 [mm]
5.1	176,58	196,2	706,32	28,43	12,62289	0,66	2,32
6	dc = 35 [mm]
6.1	58,86	58,86	745,56	29,21	12,96879	0,77	0,60
7	dc = 40 [mm]
7.1	19,6	39,24	765,18	29,59	13,13832	0,88	0,58

Wnioski:

Podczas przepływu gazu przez przewody, oprócz rozłożonych strat energii wywołanych tarciem o ścianki, występują także straty nazywane lokalnymi lub miejscowymi, które mają charakter skupiony. Na oporach lokalnych następuje zmiana kierunku oraz modułu wektora prędkości, a powstające zawirowania powodują zwiększone w porównaniu z przepływem przez odcinek prostoosiowy straty energii.

Wartości liczbowe współczynnika ζ można określić eksperymentalnie .

Wielkość ζ zależy od kształtu elementu wywołującego opór, prędkości przepływu, gęstości i lepkości płynu. Przy przepływie laminarnym współczynnik ζ maleje ze wzrostem liczby Reynoldsa, natomiast przy w pełni rozwiniętym przepływie turbulentnym ma wartość stałą.

Rozważa się przepływ gazu o gęstości ρ przez przewód kołowy o średnicy D, między przekrojami 1 i 2 odległymi o L. Między tymi przekrojami znajduje się opór lokalny. Strata ciśnienia na rozważanym odcinku jest sumą strat liniowych na ściankach przewodu oraz straty na oporze lokalnym.

---