Cel ćwiczenia - ćwiczenie składało się z dwóch części. Najpierw należało wycechować rotametr, oraz nieznormalizowane zwężki pomiarowe. Potem wyznaczyć zależność natężenia przepływu od wychylenia manometru.

Dane do obliczeń:

p_b = 755 mmHg

T₁ = 293 K

T₀ = 273 K

p₀ = 10333 mmH₂O

d_rw = 57,5 mm Średnica wewnętrzna rury

∆H = 0,5 m Wysokość podnoszenia dzwonu

D_w = 0,74 m Średnica zbiornika

ρ_pow = 1,29 [kg/m³] Przyjęta gęstość powietrza

η_pow = 1,86 · 10^-5 [Pas] Przyjęta lepkość powietrza

ρ_Hg = 13600 [kg/m³] Przyjęta gęstość rtęci

Cechowanie rotametru

Tabela 1 przedstawia wyniki pomiarów czasu opadania dzwonu, przy odpowiedniej ilości zdjętych ciężarków. Kalibrowano rotametr na odpowiednią liczbę działek.

Pomiar	t1 [s]	t2 [s]	tśr [s]	Ilość działek	Liczba zdjętych ciężarków
1	78,00	78,00	77,75	1000	6
2	78,00	77,00			1000	6
1	34,30	34,58		34,15	2000	8
2	33,93	33,77			2000	8
1	22,31	22,23		22,06	3000	10
2	21,66	22,03			3000	10
1	18,28	17,99		18,38	4000	12
2	18,74	18,51			4000	12
1	16,79	16,81		16,80	5000	13
2	16,81	16,79			5000	13

Sposób obliczenia t_śr zaprezentowano dla przypadku pierwszego:

Na podstawie danych oblicza się w następujący sposób (zaprezentowano dla przypadku pierwszego):

1. Natężenie przepływu

2. Liczbę Reynoldsa

Dla pozostałych przypadków obliczenia są analogiczne.

Obliczone natężenia przepływu, a także odpowiadające im liczby Reynoldsa zestawiono w tabeli 2:

Ilość działek	Natężenie przepływu [m^3/h]	Liczba Reynoldsa
1000	9,957	330,05
2000	22,673	751,54
3000	35,097	1163,38
4000	42,119	1396,15
5000	46,081	1527,46

Na tej podstawie wycechowano rotametr. Obrazuje to wykres 1:

Obliczenia dla zwężek

Tok obliczeń zostanie zaprezentowany na przykładzie kryzy 18 mm.

Tabela 2 przedstawia wartości różnicy ciśnień, odczytane w danej temperaturze, oraz ich przeliczenia na mmHg.

Lp.	Ilość działek	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmH2O]	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmHg]
1.	1000	16	1,17
2.	2000	75	5,49
3.	3000	187	13,69
4.	4000	256	18,73
5.	4650	290	21,20

Lp.	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmH2O]	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmHg]	Temperatura [°C]
1.	17	1,24	29,0
2.	86	6,29	29,0
3.	215	15,74	29,0
4.	296	21,65	31,0
5.	322	23,54	32,4

Posługując się tymi danymi oblicza się (dla przypadku 1):

1. Ciśnienie bezwzględne powietrza w zbiorniku

ρ - gęstość powietrza, liczona jako:

Y = 0,6

2. Moduł zwężki

3. Współczynnik ekspansji

κ = 1,4 dla powietrza

4. Liczbę przepływu

5. Natężenie przepływu w normalnych metrach sześciennych

6. Liczbę Reynoldsa

Natężenie przepływu należy wyrazić w m³/s, tak więc dokonuje się odpowiedniego przekształcenia:

Resztę przypadków oblicza się w sposób analogiczny.

Tabela 3 przedstawia w/w wartości, dla kryzy 18 mm o różnym natężeniu przepływu

Liczba działek	p1 [mmH2O]	Temperatura [K]	ρ [kg/m^3]	∆pk [Pa]
1000	10281,02	302,0	1,913	165,98
2000	10340,02	302,0	1,924	839,66
3000	10452,02	302,0	1,945	2099,15
4000	10521,02	304,0	1,958	2888,24
4650	10555,02	305,4	1,964	3140,61

Lp.	Liczba działek	Moduł zw.	Wspł. eksp.	L. przepł.	Gv [Nm^3/h]	Gv [m^3/s]	Re
1.	1000	0,098	0,99979	0,825	8,93	0,0028	6284
2.	2000	0,098	0,99904	0,839	20,46	0,0063	14391
3.	3000	0,098	0,99777	0,827	32,01	0,0097	22518
4.	4000	0,098	0,99700	0,849	38,41	0,0117	27202
5.	4650	0,098	0,99677	0,892	41,97	0,0128	29856

Na koniec wykonuje się wykres zależności natężenia przepływu [Nm³/h] od wychylenia manometru ∆p_k [mmH₂O]

Sposób postępowania jest analogiczny dla pozostałych trzech zwężek. Dane i wyniki obliczeń zostają zestawione poniżej.

Kryza 30,2 mm

Lp.	Ilość działek	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmH2O]	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmHg]
1.	1000	2	0,15
2.	2000	8	0,59
3.	3000	17	1,24
4.	4000	22	1,61
5.	5000	28	2,05

Lp.	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmH2O]	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmHg]	Temperatura [°C]
1.	2	0,15	32,4
2.	10	0,73	31,9
3.	15	1,10	31,9
4.	30	2,19	33,0
5.	39	2,85	34,3

Liczba działek	p1 [mmH2O]	Temperatura [K]	ρ [kg/m^3]	∆pk [Pa]
1000	10267,02	305,4	1,911	19,51
2000	10273,02	304,9	1,912	97,55
3000	10282,02	304,9	1,914	146,32
4000	10287,02	306,0	1,915	292,55
5000	10293,02	307,3	1,916	380,17

Lp.	Liczba działek	Moduł zw.	Wspł. eksp.	L. przepł.	Gv [Nm^3/h]	Gv [m^3/s]	Re
1.	1000	0,276	0,99998	0,855	8,82	0,0028	6275
2.	2000	0,276	0,99991	0,870	20,13	0,0063	14297
3.	3000	0,276	0,99987	1,101	31,19	0,0097	22152
4.	4000	0,276	0,99975	0,935	37,31	0,0117	26597
5.	5000	0,276	0,99968	0,897	40,67	0,0128	29115

Kryza 36 mm

Lp.	Ilość działek	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmH2O]	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmHg]
1.	1000	4	0,29
2.	2000	6	0,44
3.	3000	10	0,73
4.	4000	11	0,80
5.	5000	14	1,02

Lp.	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmH2O]	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmHg]	Temperatura [°C]
1.	2	0,15	32,3
2.	5	0,37	32,7
3.	11	0,80	33,0
4.	15	1,10	33,7
5.	20	1,46	34,9

Liczba działek	p1 [mmH2O]	Temperatura [K]	ρ [kg/m^3]	∆pk [Pa]
1000	10269,02	305,3	1,911	19,51
2000	10271,02	305,7	1,912	48,76
3000	10275,02	306,0	1,912	107,27
4000	10276,02	306,7	1,913	146,25
5000	10279,02	307,9	1,913	194,92

Lp.	Liczba działek	Moduł zw.	Wspł. eksp.	L. przepł.	Gv [Nm^3/h]	Gv [m^3/s]	Re
1.	1000	0,392	0,99999	0,601	8,83	0,0028	6276
2.	2000	0,392	0,99996	0,866	20,07	0,0063	14295
3.	3000	0,392	0,99993	0,904	31,05	0,0097	22137
4.	4000	0,392	0,99990	0,930	37,19	0,0117	26568
5.	5000	0,392	0,99987	0,881	40,54	0,0128	29076

Kryza 40,6 mm

Lp.	Ilość działek	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmH2O]	Spadek ciśnienia statycznego ∆p [mmHg]
1.	1000	4	0,29
2.	2000	4	0,29
3.	3000	5	0,37
4.	4000	6	0,44
5.	5000	8	0,58

Lp.	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmH2O]	Ciśnienie na kryzie ∆pk [mmHg]	Temperatura [°C]
1.	1	0,07	33,0
2.	3	0,22	33,3
3.	6	0,44	34,0
4.	8	0,58	34,4
5.	9	0,66	35,1

Liczba działek	p1 [mmH2O]	Temperatura [K]	ρ [kg/m^3]	∆pk [Pa]
1000	10269,02	306,0	1,911	9,75
2000	10269,02	306,3	1,911	29,25
3000	10270,02	307,0	1,911	58,49
4000	10271,02	307,4	1,912	77,98
5000	10273,02	308,1	1,912	87,71

Lp.	Liczba działek	Moduł zw.	Wspł. eksp.	L. przepł.	Gv [Nm^3/h]	Gv [m^3/s]	Re
1.	1000	0,499	0,99999	0,669	8,80	0,0028	6276
2.	2000	0,499	0,99998	0,879	20,03	0,0063	14292
3.	3000	0,499	0,99997	0,963	30,94	0,0097	22126
4.	4000	0,499	0,99996	1,001	37,08	0,0117	26555
5.	5000	0,499	0,99995	1,032	40,49	0,0128	29059

Na koniec sporządza się wykres zbiorczy dla kryz:

Gdzie:

A - kryza 18 mm

B - kryza 30,2 mm

C - kryza 36 mm

D - kryza 40,6 mm

Ostatni wykres obrazuje zależność liczby przepływu od liczby Reynoldsa:

Wnioski

Doświadczenie pokazuje, w jaki sposób wzorcować zwężki i rotametry. Dzięki temu możliwe jest obliczenie natężenia przepływu. Wyniki mogą być obarczone błędem wynikającym głównie z manualnego sterowania zaworem odcinającym. Złe wywzorcowanie rotametru wpłynęło bezpośrednio na wzorcowanie zwężek pomiarowych.

---