background image

Katedra Energetyki i Ochrony Środowiska 

Laboratorium z mechaniki płynów 

Temat dwiczenia: 

„Określanie średniej prędkości przepływu 

gazu” 

Data dwiczenia: 

20.04.2010r. 

Grupa 13A 

WIMiR 

Mleczko Agnieszka 

Ocena: 

 
 
 

I. 

Cel dwiczenia: 

Celem dwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu w 

rurociągu przy zastosowaniu różnych metod pomiaru oraz dokonanie ich porównania. 
 
 
 

II. 

Schemat stanowiska pomiarowego: 

 

Określenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych PN-

93/M-53950/01. 

 

 
1 – zwężka pomiarowa 
2 - rurka Prandtl’a 
 
 
 
 
 
 
 

background image

III. 

Wyniki przeprowadzonych pomiarów: 

L.p. 

H [mm] 

h

1

 [mm] 

h

2

 [mm] 

h = h

2

 – h

1

 [mm] 

550 

53 

60 

500 

51 

60 

450 

48 

62 

14 

400 

45 

62 

17 

350 

44 

62 

18 

300 

43 

62 

19 

250 

44 

62 

18 

200 

47 

60 

13 

150 

48 

60 

12 

10 

100 

54 

60 

gdzie: 

 

H – głębokośd zanurzenia rurki; 

 

h

1

 – wartośd wysokości  ciśnienia całkowitego odczytana z rurki manometrycznej; 

 

h

2

 - wartośd wysokości ciśnienia statycznego odczytana z rurki manometrycznej; 

 

h – obliczona wartośd wysokości  ciśnienia dynamicznego. 

Zmierzona wartośd wysokości  ciśnienia dynamicznego przed zwężką: h

1

 = 21[mm]. 

 
Obliczenia: 
a). Dane wejściowe: 

 

Średnica rurociągu: 𝐷 = 500 𝑚𝑚 

 

Średnica zwężki: 𝑑 = 350 𝑚𝑚 

 

Współczynnik kontrakcji: 𝛽 =

𝑑
𝐷

=  

350
500

= 0,7 

 

b). Wielkości zmierzone: 

 

Temperatura otoczenia: 𝑇 = 23°𝐶 = 296°𝐾 

 

Wilgotnośd względna: 𝑘 = 48%  

 

Ciśnienie atmosferyczne: 𝑝 = 745𝑚𝑚𝐻𝑔 = 745 ∙ 133,3224 𝑃𝑎 = 993,25188 ℎ𝑃𝑎 

 
 
c).  Wyznaczenie gęstości powietrza wilgotnego  przed zwężką 𝜌

1

ρ

1

=   𝜌

𝑛

(𝑝

1

− 𝑘𝑝

𝑝

)𝑇

𝑛

𝑝

𝑛

𝑇

+ 𝑘𝜌

𝑝

 [

𝑘𝑔

𝑚

3

gdzie: 

 

𝜌

𝑛

= 1,2759  

𝑘𝑔

𝑚

3

  - gęstośd powietrza w warunkach normalnych; 

 

𝑝

𝑛

= 10

5

 [Pa] – ciśnienie powietrza w warunkach normalnych; 

 

𝑇

𝑛

= 273°𝐾 - temperatura powietrza w warunkach normalnych; 

 

𝑝

1

= 𝑝 − ℎ

1

𝜌

𝑐

𝑔 [𝑃𝑎] - ciśnienie bezwzględne powietrza przed zwężką; 

 

𝜌

𝑐

= 825[

𝑘𝑔

𝑚

3

] - gęstośd cieczy manometrycznej; 

 

𝑔 = 9,81[

𝑘𝑔

𝑚

2

] - przyspieszenie ziemski. 

 
Odczytano z tablic: 

 

𝜌

𝑝

= 0,023[

𝑘𝑔

𝑚

3

] - gęstośd pary wodnej nasyconej w temperaturze T; 

background image

 

𝑝

𝑝

= 3173[𝑃𝑎] - ciśnienie pary wodnej nasyconej suchej w temperaturze T. 

 
𝑝

1

= 𝑝 − ℎ

1

𝜌

𝑐

𝑔 =  99325,188 𝑃𝑎  − 0,021 𝑚  ∙ 825  

𝑘𝑔

𝑚

3

  ∙ 9,81  

𝑘𝑔

𝑚

2

  = 99155,23[𝑃𝑎]  

 

ρ

1

=   𝜌

𝑛

(𝑝

1

−𝑘𝑝

𝑝

)𝑇

𝑛

𝑝

𝑛

𝑇

+ 𝑘𝜌

𝑝

= 1,2759  

𝑘𝑔

𝑚

3

  ∙

(99155,23 𝑃𝑎  −0,48∙3173 𝑃𝑎  )∙273[°𝐾]

10

5

[𝑃𝑎]∙296[°𝐾]

+ 0,48 ∙

0,023[

𝑘𝑔

𝑚

3

]   

𝜌

1

= 1,16  

𝑘𝑔

𝑚

3

  

 

  

d). Średnia prędkośd przepływu gazu na poszczególnych wysokościach: 

𝑣 =  

2𝜌

𝑐

𝑔ℎ

𝜌

1

 

L.p. 

h [m] 

v [m/s] 

0,007 

9,883 

0,009 

11,206 

0,014 

13,977 

0,017 

15,402 

0,018 

15,848 

0,019 

16,283 

0,018 

15,848 

0,013 

13,469 

0,012 

12,94 

10 

0,006 

9,15 

 
e). Obliczenie prędkości średniej: 

 

Średnia wysokośd ciśnienia dynamicznego 

𝑑ś𝑟

=

 

𝑑

𝑛

𝑖=1

𝑛

 [𝑚] 

𝑑ś𝑟

=

1,33

10

  𝑚  = 0,0133[𝑚] 

 

Średnia wartośd ciśnienia dynamicznego: 

𝑝

𝑑ś𝑟

= ℎ

𝑑ś𝑟

∙ 𝜌

𝑐

∙ 𝑔 

𝑝

𝑑ś𝑟

= 107,64[𝑃𝑎] 

 

Średnia prędkośd przepływu: 

𝑣

ś𝑟

=  

2 ∙ 𝑝

𝑑ś𝑟

ρ

1

 

𝑣

ś𝑟

= 13,62[

𝑚

𝑠

 
 
 
 
 

background image

f). Wykres zależności rozkładu prędkości od głębokości zanurzenia rurki Prandtl’a: 

 

 

IV. 

Wnioski: 

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że największa prędkośd przepływu gazu jest na 
wysokości osi rurociągu. Przy ściankach rurociągu prędkośd przepływu gazu jest mniejsza z 
racji występowania tam sił tarcia i turbulencji.  

0

100

200

300

400

500

600

0

5

10

15

20