Politechnika Krakowska Nazwisko i Imię:

Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Rok akademicki 2015/2016 Grupa laboratoryjna:

LABORATORIUM

Z PODSTAW INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 28 i 31

Temat: Doświadczenie Reynoldsa.

Charakterystyka pompy wirowej.

Termin zajęć: 13.10.2015r.

Termin zaliczenia:

Ocena:

Ćwiczenie 28

DOŚWIADCZENIE REYNOLDSA

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia nr 28 było powielenie doświadczenia Reynoldsa, tzn. eksperymentalne wyznaczenie krytycznych licz Re_k, dla których przepływ cieczy w przewodach o przekroju kłowym traci charakter laminarny.

2. Pomiary i obliczenia:

1. Wzór na prędkość przepływu płynu z objętościowego natężenia przepływu:

2. Wzór na liczby Reynoldsa:

3. Parametry fizykochemiczne dla wody w temperaturze pokojowej:

Średnica rurociągu d_w1 = 22 [mm] = 0,022 [m]

L.p.	Działka rotametru	Qv [dm^3/h]	Qv [m^3/s]	u [m/s]	Re	Rodzaj przepływu (obserwacje)	Zakres
1.	0	50	1,38 10^-5	0,03655	801,8508	Laminarny (barwnik opada na dolną ściankę rurociągu)	Laminarny
2.	10	89,44	2,48 10^2	0,06539	1436,00	Laminarny (ruch odbywa się równolegle do osi przewodu)	Laminarny
3.	20	128,88	0,0000358	0,09423	2069,23	Laminarny (zaczyna lekko falować)	Laminarny
4.	30	168,32	4,6759 10^-5	0,12306	2702,45	Przejściowy (ruchy poprzeczne zaczynają być bardziej widoczne)	Przejściowy
5.	40	207,76	5,7711 10^-5	0,15189	3335,68	Przejściowy (ruchy poprzeczne bardzo widoczne)	Burzliwy
6.	50	247,2	6,8667 10-5	0,18073	3968,91	Burzliwy	Burzliwy
7.	55	266,92	7,4144 10^-5	0,19515	4281,29	Burzliwy	Burzliwy

Średnica rurociągu d_w2 = 32 [mm] = 0,032 [m]

L.p.	Działka rotametru	Qv [dm^3/h]	Qv [m^3/s]	u [m/s]	Re	Rodzaj przepływu (obserwacje)	Zakres
1.	0	37,5	1,0417 10^-5	0,012959	413,53	Laminarny	Laminarny
2.	10	77,78	2,1606 10^-5	0,026878	858,55	Laminarny	Laminarny
3.	20	118,06	3,2794 10^-5	0,040797	1303,16	Laminarny/ Przejściowy	Laminarny
4.	30	158,34	4,3983 10^-5	0,054717	1747,78	Przejściowy	Laminarny
5.	40	198,62	5,5172 10^-5	0,068636	2192,39	Przejściowy	Przejściowy
6.	50	238,9	6,6361 10^-5	0,082555	2637,01	Przejściowy	Przejściowy
7.	60	279,18	7,7553 10^-5	0,096474	3081,62	Przejściowy/ Burzliwy	Burzliwy
8.	70	319,46	8,8739 10^-5	0,110393	3526,24	Burzliwy	Burzliwy
9.	80	354,74	9,9928 10^-5	0,124313	3970,84	Burzliwy	Burzliwy

Średnica rurociągu d_w3 = 51 [mm] = 0.051 [m]

L.p.	Działka rotametru	Qv [dm^3/h]	Qv [m^3/s]	u [m/s]	Re	Rodzaj przepływu (obserwacje)	Zakres
1.	25	107,025	2,9729 10^-5	0,01456	741,24	Laminarny	Laminarny
2.	30	123,430	3,4286 10^-5	0,01679	854,86	Laminarny/ Przejściowy	Laminarny
3.	34	136,554	3,7932 10^-5	0,01858	944,93	Przejściowy	Laminarny

3. Wnioski:

Średnica rury ma duży wpływ na rodzaj przepływu cieczy, a co za tym idzie ważną rolę odgrywa także natężenie przepływu oraz prędkość. Wraz ze wzrostem średnicy rury coraz ciężej jest uzyskać przepływ burzliwy. Różnice miedzę wartościami obliczeniowymi, a obserwacjami wynikają z trudności uchwycenia zmiany rodzaju przepływu. Wystąpienie błędu może być też spowodowane dyszą, która wprowadza ciecz w zawirowania. Wpływać na to może również indykator mający inne właściwości fizycznych od płynącej w rurociągu wody.

Tablicowa wartość siły Reynolds'a dla przepływu przez przewód o przekroju kołowym ma wartość:

• Re < 2100 mamy przepływ laminarny

• Re > 10 000 występuje przepływ burzliwy

Ćwiczenie 31

CHARAKTERYSTYKA POMPY WIROWEJ

1. Cel ćwiczenia:

Celem tego ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki pompy wirowej dla danej liczby obrotów. Wykonujemy doświadczenie za pomocą autotransformatora ustawiając wymaganą liczę obrotów wirnika. Następnie odczytujemy odczytu wskazań manometru i aktualnego wydatku objętościowego. Dokonujemy pomiarów jak poprzednio tylko w przypadku ćwiczenia z pompą wirową dla każdego punktu pomiarowego zmienia się charakterystykę rurociągu przez zmiany zaworu na tłoczeniu pompy.

2. Pomiary i obliczenia:

Charakterystyka rotametru: Q_V =0,0116n+0,12 [m³/h]

Gęstość pompowanej cieczy: ρ=1000 [kg /m³]

1. Zależność objętościowego natężenia przepływu:

2. Wzór na użyteczną wysokość pompowania:

3. Wzór na rzeczywiste zapotrzebowanie mocy:

Rurociąg 1

Obroty [obr/min]	∆p [MPa]	H [m]	Skala rotametru	Qv [m^3/h]	Qv^2
200	0,001	0,01	1	0,120	0,014
400	0,004	0,04	5	0,178	0,032
600	0,007	0,07	10	0,236	0,056
800	0,1	1,02	15	0,294	0,086
1000	0,13	1,33	21	0,364	0,132
1200	0,17	1,73	27	0,433	0,187
1400	0,23	2,34	33	0,503	0,253
1600	0,28	2,85	36	0,538	0,287
1800	0,34	3,47	44	0,630	0,397
2000	0,39	3,98	55	0,758	0,575

Rurociąg 2

Obroty [obr/min]	∆p [MPa]	H [m]	Skala rotametru	Qv [m^3/h]	Qv^2
200	0,01	1,02	15	0,294	0,086
400	0,03	3,06	24	0,398	0,158
600	0,05	5,10	33	0,503	0,253
800	0,07	7,14	43	0,619	0,383
1000	0,10	10,19	54	0,746	0,556
1200	0,13	13,25	64	0,862	0,743
1400	0,17	17,33	74	0,978	0,956
1600	0,21	21,41	84	1,094	1,197
1800	0,26	26,50	92	1,187	1,409

Pompa:

1. Zależność objętościowego natężenia przepływu:

2. Wzór na użyteczną wysokość pompowania:

3. Wzór na rzeczywiste zapotrzebowanie mocy:

4. Wzór na teoretyczne zapotrzebowanie mocy:

5. Wzór na sprawność ogólną urządzenia:

Pompa 1 - 1200 [obr/min]

Skala rotametru	Qv [m^3/h]	∆p [MPa]	H [m]	U [V]	I [A]	Nrz [W]	Nt [W]	η0
0	0,120	0,11	11,21	95	2	190	3,67	0,0193
10	0,236	0,11	11,21	95	2	190	7,21	0,0379
20	0,352	0,11	11,21	95	2	190	10,75	0,0566
30	0,468	0,09	9,17	95	2	190	11,69	0,0615
40	0,584	0,08	8,15	95	2	190	12,97	0,0682
50	0,70	0,06	6,12	95	2	190	11,67	0,0614
60	0,816	0,04	4,08	95	2	190	9,07	0,0477
70	0,932	0,02	2,04	95	1,8	170	5,18	0,0305
72	0,955	0,01	1,01	93	1,8	167,4	2,63	0,0157

Pompa 2 - 2200 [obr/min]

Skala rotametru	Qv [m^3/h]	∆p [MPa]	H [m]	U [V]	I [A]	Nrz [W]	Nt [W]	η0
0	0,120	0,38	38,74	180	4,8	864	12,67	0,0147
10	0,236	0,36	36,70	180	4,8	864	23,60	0,0273
20	0,352	0,35	35,68	180	4,8	864	34,22	0,0396
30	0,468	0,34	34,66	180	4,8	864	44,20	0,0511
40	0,584	0,33	33,64	180	4,7	846	53,53	0,0632
50	0,70	0,32	32,62	180	4,7	846	62,22	0,0735
60	0,816	0,30	30,58	180	4,6	828	67,99	0,0821
70	0,932	0,29	29,56	180	4,6	828	75,07	0,0906
80	1,048	0,27	27,52	180	4,6	828	78,57	0,0948
90	1,164	0,26	26,50	180	4,6	828	84,06	0,1015
95	1,222	0,25	25,48	180	4,6	828	84,84	0,1024

3. Wnioski:

1. Rzeczywiste zapotrzebowanie pompy na moc jest dużo większe niż te które zostało obliczone teoretycznie;

2. Wraz ze wzrostem liczby obrotów wzrasta wysokość pompowania;

3. Dla pompy wraz ze wzrostem objętościowego natężenia przepływu spada wysokość pompowania, natomiast w przypadku rurociągu jest odwrotnie;

4. Sprawność pompy jest mała.

---