Laboratorium Mechaniki Płynów

Prowadzący mgr Taler	Temat ćwiczenia Określenie średniej prędkości przepływu gazu	Data 7.10.2005 r.
Rok i grupa Rok IIIA gr. 5A	Imię i nazwisko Sławomir Marszałowicz	Ocena

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu w rurociągu przy zastosowaniu różnych metod pomiaru oraz dokonanie ich porównania.

II. Obliczenia

1. Określenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych PN-93/M-53950/01

1. Schemat stanowiska pomiarowego

RYS.1 dysza isa z pomiarem przytarczowym

2. Dane pomiarowe

parametry otoczenia:

• p_b = 98100 Pa

• t₀ = 21 °C

• ϕ = 0,7

dane identyfikacyjne obiektu pomiarowego:

• średnica rurociągu D = 500 mm

• średnica otworu zwężki d_t = 350 mm

• współczynnik przewężenia β = 0,7

wyniki pomiarów:

• spadek ciśnienia na zwężce Δh = 44 mm sł. alk. = 0,044 m sł alk.

• ciśnienie przed zwężką h₁ = 9 mm sł. alk. = 0,009 m sł. alk.

• temperatura powietrza w rurze t₁ = 21 ⁰C

• ciśnienie nasyconej pary wodnej p'' = 2486 Pa

• gęstość nasyconej pary wodnej ρ'' = 0,0183 kg/m³

pozostałe dane:

• gęstość cieczy manometrycznej ρ_c = 825 kg/m³

• przyspieszenie ziemskie g = 9,81 m/s²

• wykładnik adiabaty dla gazów dosk. Κ = 1,4

• gęstość powietrza w norm. war. fiz. ρ_n = 1,2759 kg/m³

• ciśnienie powietrza w norm. war. fiz. p_n = 10⁵ Pa

• temperatura powietrza w norm. war. fiz. T_n = 273 K

3. Obliczenia

• Ciśnienie bezwzględne przed zwężką

• Gęstość powietrza wilgotnego

• Spadek ciśnienia na zwężce

• Liczba przepływu

• Liczba ekspansji

• Współczynnik przepływu

• Strumień objętości

• Prędkość średnia

• Rzeczywista liczba Reynoldsa

• Rzeczywisty współczynnik przepływu

• Rzeczywistu strumień objętości

• Rzeczywista prędkość średnia

• Strumień masy

• Zestawienie wyników

ρ1	1,2414	kg/m^3
p1	98027,16075	Pa
Δp	356,103	Pa
Rerz	398601	-
ε1	0,996131	-
Crz'	0,937285	-
Vrz	2,466962	m^3/s
wśr,rz	12,570511	m/s
M	3,062488	kg/s

2. Określenie średniej prędkości przepływu gazu w oparciu o pomiar rurką sprężystą Prandtla

1. Schemat stanowiska pomiarowego

RYS.2 RURKA PRANDTLA

2. Dane pomiarowe

parametry otoczenia:

• p_b = 98100 Pa

• t₀ = 21 °C

• ϕ = 0,7

1. Obliczenia

• Korzystam z poniższych wzorów, obliczone wartości umieszczając w poniższej tabeli




Odległość od ścianki [mm]	0	50	100	150	200	250	300	350	400	450
Wysokość ciśnienia dynamicznego hdi [mm sł.]	13	17	20	24	28	30	25	20	18	12
Ciśnienie dynamiczne pdi [Pa]	105,2	137,6	161,9	194,2	226,6	242,8	202,3	161,9	145,7	97,1
Prędkość gazu wd [m/s]	13,0	14,9	16,2	17,7	19,1	19,8	18,1	16,2	15,3	12,5

• Średnia wysokość ciśnienia dynamicznego




• Średnia wartość ciśnienia dynamicznego




• Średnia prędkość przepływu




• Strumień objętości




• Strumień masy




III. Wnioski

Różnica w wynikach obu pomiarów może wynikać z:

- błędu przy odczycie wskazań z urządzeń pomiarowych

- niedokładności przyrządów manometrycznych

- ograniczeń konstrukcyjnych rurki Prandtla

- turbulentnego charakteru przepływu w rurociągu

- niewielkiego zagęszczenia punktów pomiarowych przy użyciu rurki Prandtla

- nieosiowego ustawienia rurki Prandtla w stosunku do osi rurociągu

Za dokładniejszą uważam metodę określania średniej prędkości przepływu gazu za pomocą zwężki pomiarowej, gdyż podczas wykonywania pomiarów z użyciem tej metody wykonujemy o wiele mniej pomiarów pośrednich niż w metodzie z użyciem rurki Prandtla. Metoda ta jest jednak o wiele tańsza i nie wymaga poważnych ingerencji w strukturę rurociągu - wystarczy wywiercenie niewielkiego otworu. Ponadto metoda ta pozwala na określenie profilu prędkości oraz jej wartości maksymalnej, czego natomiast nie dokonamy za pomocą zwężki pomiarowej.