Laboratorium mechaniki płynów
Temat: Wyznaczanie współczynnika przepływu α pomiarowych urządzeń zwężkowych .
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie zasady pomiaru zwężkami oraz wyznaczenie współczynnika przepływu zwężki pomiarowej w zależności od liczby Reynoldsa.
Stanowisko pomiarowe.
Rys.1 Schemat stanowiska do wyznaczania współczynnika przepływu α.
Podstawowymi elementami stanowiska pomiarowego są:
układ zasilający z możliwością regulacji natężenia przepływu UZ
dysza wypływowa D z pomiarem różnicy ciśnień Δp.
rotametr wzorcowy R
Wyniki pomiarów.
Wykres wzorcowania rotametru:
Q [m3/h]
25
y
2,5
0 x 100 Odczyt
Tabela pomiarowa
rotametr |
rotametr |
manom[mmHg] |
p[Pa] |
Q[m3/s] |
|
|
14 |
5,65 |
8 |
1067,328 |
0,001569 |
|
|
25 |
8,125 |
12 |
1600,992 |
0,002257 |
|
|
45 |
12,625 |
16 |
2134,656 |
0,003507 |
|
|
65 |
17,125 |
20 |
2668,32 |
0,004757 |
|
|
75 |
19,375 |
26 |
3468,816 |
0,005382 |
|
pochylenie |
40 |
11,5 |
10 |
1334,16 |
0,003194 |
20 |
dyszy |
64 |
16,9 |
20 |
2668,32 |
0,004694 |
|
|
40 |
11,5 |
12 |
1600,992 |
0,003194 |
25 |
|
60 |
16 |
18 |
2401,488 |
0,004444 |
|
|
Średnica wylotowa dyszy d=15 [mm]
Średnica wewnętrzna rury przed zwężeniem D=29 [mm]
Zależności matematyczne
Różnicę ciśnień Δp wyznaczymy ze wzoru:
Δp=hrt*ρrt*g
gdzie:
hrt - wysokość słupa rtęci w manometrze rtęciowym
ρrt - gęstość rtęci (ρ=13600 [kg/m3] )
g - przyspieszenie ziemskie
Gęstość czynnika którym jest powietrze wyznaczymy w oparciu o równanie stanu gazu doskonałego pV=mRT. Wiedząc, że ρ=m/V otrzymamy:
ρ=p/(RT)
gdzie:
p - ciśnienie atmosferyczne p=756 [mmHg] = 100791 [Pa]
R - stała gazowa dla powietrza R=287 [m2/s2K]
T - temperatura powietrza T=262 [°C]=299 [K]
Podstawiając dane otrzymamy:
ρ=1,177[kg/m3]
Wyznaczamy liczbę przepływu α z zależności:
gdzie:
A0 - pole otworu dyszy A0=1,767*10-4 [m2]
Q - natężenie przepływu
Δp=p1-p2 - różnica ciśnień odczytana na manometrze
ρ - gęstość czynnika
Wyznaczamy liczbę Reynoldsa z zależności:
Re=(Va*D)/ν
gdzie:
Va - prędkość czynnika w rurze Va=Q/A A=6,6*10-4 [m2]
D - średnica wewnętrzna rury D=0,029 [m.]
Kinematyczny współczynnik lepkości ν wyznaczamy z zależności:
ν=η/ρ=1,554*10-5
η - odczytane z tablic η=1,8*10-5
Tabela wyników
Wielkości liczby przepływu α dla różnych natężeń przepływu zostały zestawione w tabeli:
p[Pa] |
Q[m3/s] |
VA[m/s] |
Re |
|
|
|
1067,328 |
0,001569 |
8,881971955 |
16575,11 |
0,208561 |
|
|
1600,992 |
0,002257 |
12,77274728 |
23835,89 |
0,244885 |
|
|
2134,656 |
0,003507 |
19,84688424 |
37037,3 |
0,329535 |
|
|
2668,32 |
0,004757 |
26,92102119 |
50238,71 |
0,399803 |
|
|
3468,816 |
0,005382 |
30,45808967 |
56839,42 |
0,396721 |
|
pochylenie |
1334,16 |
0,003194 |
18,07835 |
33736,95 |
0,379689 |
20 |
dyszy |
2668,32 |
0,004694 |
26,56731434 |
49578,64 |
0,39455 |
|
|
1600,992 |
0,003194 |
18,07835 |
33736,95 |
0,346607 |
25 |
|
2401,488 |
0,004444 |
25,15248695 |
46938,36 |
0,393744 |
|
|
Wnioski.
Wyznaczyłem współczynnik przepływu α dla dyszy o przekroju okrągłym przy różnych natężeniach przepływu czynnika przez dyszę. Czynnikiem przepływającym przez dyszę było powietrze. Charakterystyka α=f(Re) przedstawia zależność współczynnika przepływu α od liczby Reynoldsa.
Pomiary mogą być obarczone błędami wynikającymi między innymi z niedokładności odczytu wartości natężenia przepływu z rotametru oraz z niedokładności odczytu wysokości słupa rtęci na manometrze. Na błędy pomiaru mogły wpływać także straty występujące podczas przepływu czynnika w przewodzie.
Δp
R
D
UZ
Wyszukiwarka