Cel ćwiczenia:
Praktyczne zapoznanie się z dynamiką układu uśredniającego własności. Wyznaczenie dynamiki układu złożonego z dogrzewacza i zbiornika uśredniającego własności.
Metodyka pomiarów:
Wykonywanie ćwiczenia rozpoczęto po uzyskaniu stanu ustalonego układu. Do tego celu woda płynęła z sieci wodociągowej do zbiornika przez dogrzewacz z włączonymi grzałkami. Następnie przełączono zawór trójdrożny tak, aby woda przepływała bezpośrednio z instalacji do mieszalnika przy stałym natężeniu przepływu i poziomie cieczy w mieszalniku. Czynności te były powtórzone dwa razy: najpierw przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i nie zmienionym poziomie cieczy, następnie przy zmniejszonym o połowę poziomie cieczy i nie zmienionym natężeniu przepływu (z poprzedniego badania). Za każdym razem czekano na ustalenie się temperatury w układzie.
3. Główne elementy stanowiska:
1. mieszalnik z płaszczem termostatującym i z mieszadłem łopatkowym,
2. rotametr wskazujący natężenie dopływu wody zimnej,
3. zawór trójdrożny z siłownikiem pneumatycznym mogący przejmować tylko dwa skrajne położenia kierując cały strumień zimnej wody przez dogrzewacz lub bezpośrednio do mieszalnika,
4. dogrzewacz służący do szybkiego podgrzania wody płynącej do mieszalnika,
5. układ czujników temperatury (czujniki T1, T2, T3)
6. rejestrator temperatury na wlocie i wylocie z mieszalnika.
Prócz tych elementów występuje jeszcze zawór iglicowy do regulacji poziomu cieczy w zbiorniku, zawór iglicowy do regulacji natężenia przepływu, zawór grzybkowy służący do przybliżonego ustalania lub odcinania dopływu.
4. Schemat aparatury:
5. Obliczenia:
a) obliczenie teoretycznej stałej czasowej mieszalnika
a1) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy stałym natężeniu przepływu i poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
D = 170 mm = 1,7 dm (średnica mieszalnika)
H1 = 23,5 cm = 2,35 dm (wysokość cieczy w mieszalniku)
Q1 = 142 
= 0,039
a2) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i nie zmienionym poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
D = 170 mm = 1,7 dm (średnica mieszalnika)
H1 = 23,5 cm = 2,35 dm (wysokość cieczy w mieszalniku)
Q2 = 98 
= 0,027
a3) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i zmniejszonym o połowę poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
D = 170 mm = 1,7 dm (średnica mieszalnika)
H2 = 11,8 cm = 1,18 dm (wysokość cieczy w mieszalniku)
Q2 = 98 
= 0,027
b) obliczenie stałej czasowej mieszalnika wyznaczonej graficznie
b1) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy stałym natężeniu przepływu i poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
T1= 100 mm (wielkość odczytana z wykresu)
b2) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i nie zmienionym poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
T2= 138 mm (wielkość odczytana z wykresu)
b3) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i zmniejszonym o połowę poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
T3= 98 mm (wielkość odczytana z wykresu)
c) obliczenie opóźnienia odczytu na rejestrogramie
c1) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy stałym natężeniu przepływu i poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
L1= 7 mm (wielkość odczytana z wykresu)
c2) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i nie zmienionym poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
L1= 10 mm (wielkość odczytana z wykresu)
c3) podczas przepływu wody wodociągowej bezpośrednio do mieszalnika przy zmniejszonym o 1/3 natężeniu przepływu i zmniejszonym o połowę poziomie cieczy w mieszalniku
Dane:
v= 0,5 
L1= 6 mm (wielkość odczytana z wykresu)
6. Zestawienie pomiarów i wyników:
Tabela 1. Pomiary
|
Lp. |
Temperatura wody wodociągowej t0[st C] |
Temperatura wody na wlocie do mieszalnika t1[st C] |
Temperatura wody na wylocie z mieszalnika t2[st C] |
Natężenie przepływu wody Q[dm3/s] |
Wysokość cieczy w mieszalniku H[dm] |
I eksperyment |
1 |
14,3 |
48,4 |
46,7 |
0,039 |
2,35 |
|
2 |
14,1 |
15,1 |
14,5 |
0,039 |
2,35 |
II eksperyment |
3 |
14,9 |
66,6 |
63,8 |
0,027 |
2,35 |
|
4 |
14,6 |
15,6 |
15,5 |
0,027 |
2,35 |
III eksperyment |
5 |
14,9 |
66,9 |
64,3 |
0,027 |
1,18 |
|
6 |
14,7 |
15,8 |
15,5 |
0,027 |
1,18 |
Tabela 2. Wyniki
|
Opóźnienie L |
Teoretyczna stała czasowa Tt |
Stała czasowa wyznaczona graficznie T |
I eksperyment |
14 |
137 |
200 |
|
|
|
|
II eksperyment |
20 |
197 |
276 |
|
|
|
|
III eksperyment |
12 |
99 |
196 |
|
|
|
|
Krzywe do wykresów:
krzywa doświadczalna - punkty odczytane z wykresu sporządzonego przez rejestrogramu
krzywa teoretyczna - 
krzywa z identyfikacji - odpowiedź układu dla doświadczalnej stałej czasowej
t - to czas odczytany z krzywej doświadczalnej
7. Wykresy wyznaczone przez rejestrator
7. Wnioski:
Po zmniejszeniu natężenia - stała czasowa wzrosła o 1,5 raza, zaś po zmniejszeniu wysokości cieczy w zbiorniku - stała zmniejszyła się dwa razy.
Wyznaczając stałą czasową graficznie można było zauważyć, że za każdym razem wystąpiło opóźnienie. Na czas opóźnienia wpływa czas przepływu wody od zaworu do mieszalnika.
Wystąpiły drobne różnice temperatur w stanach ustalonych, które mogą wynikać z faktu, że układ nie był adiabatyczny.
Stała czasowa wyznaczona teoretycznie była wyznaczona ze wzoru na średni czas przebywania - wartości te różnią się od wartości stałych czasowych wyznaczonych graficznie.
8
Wyszukiwarka