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:

1. Cel dwiczenia:
Celem dwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu w

rurociągu przy zastosowaniu różnych metod pomiaru oraz dokonanie ich porównania.

2. Schemat stanowiska pomiarowego:

Określenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych PN-

93/M-53950/01.

1 – zwężka pomiarowa
2 - rurka Prandtl’a

3. Wyniki przeprowadzonych pomiarów:

Określenie średniej prędkości przepływu gazu w oparciu o pomiar rurką spiętrzającą
Prandtl’a.

L.p.

H [mm]

h

1

[mm]

h

2

[mm]

h = h

2

– h

1

[mm]

1

550

53

60

7

2

500

51

60

9

3

450

48

62

14

4

400

45

62

17

5

350

44

62

18

6

300

43

62

19

7

250

44

62

18

8

200

47

60

13

9

150

48

60

12

10

100

54

60

6

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].

4. Wyniki obliczeo:
a). Dane wejściowe:

Średnica rurociągu:

Średnica zwężki:

Współczynnik kontrakcji:

b). Wielkości zmierzone:

Temperatura otoczenia:

Wilgotnośd względna:

Ciśnienie atmosferyczne:

5. Metoda I – obliczenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych
wg PN-93/M-53950/01.

a). Wyznaczenie gęstości powietrza wilgotnego przed zwężką :

gdzie:

- gęstośd powietrza w warunkach normalnych;

[Pa] – ciśnienie powietrza w warunkach normalnych;

- temperatura powietrza w warunkach normalnych;

- ciśnienie bezwzględne powietrza przed zwężką;

- gęstośd cieczy manometrycznej;

- przyspieszenie ziemski.

Odczytano z tablic:

- gęstośd pary wodnej nasyconej w temperaturze T;

- ciśnienie pary wodnej nasyconej suchej w temperaturze T.

b). Wyznaczenie liczby ekspansji ε

1

dla powietrza za zwężką:

gdzie:

Κ=1,4 – wykładnik adiabaty;

- spadek „wysokości ciśnienia” na zwężce;

- spadek ciśnienia na zwężce;

– liczba przepływu.

c). Wyznaczenie współczynnika przepływu C’ metodą iteracyjną:

– liczba Reynoldsa:

d). Wyznaczenie strumienia objętości na podstawie obliczonego współczynnika C’:

e). Wyznaczenie prędkości średniej na podstawie :

- pole przekroju wewnętrznego kanału.

f). Wyznaczenie rzeczywistej liczby Reynoldsa:

ν=8,62069·10

-6

Re

rz

=543320

->obliczony strumieo objętości jest rzeczywistym strumieniem objętości gazu

przepływającego w rurociągu.

g). Obliczenie strumienia masy:

6. Metoda II - obliczenie średniej prędkości przepływu gazu w oparciu o pomiar rurką
spiętrzającą Prandtl’a.

a). Średnia prędkośd przepływu gazu na poszczególnych wysokościach:

L.p.

h [m]

v [m/s]

1

0,007

9,883

2

0,009

11,206

3

0,014

13,977

4

0,017

15,402

5

0,018

15,848

6

0,019

16,283

7

0,018

15,848

8

0,013

13,469

9

0,012

12,94

10

0,006

9,15

b). Obliczenie prędkości średniej:

Średnia wysokośd ciśnienia dynamicznego

Średnia wartośd ciśnienia dynamicznego:

Średnia prędkośd przepływu:

c). Objętościowe natężenie przepływu:

d).Masowe natężenie przepływu:

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

7. Wnioski:

Różnica w otrzymanych prędkościach średnich przepływu gazu przez rurociąg może

byd spowodowana turbulencjami występującymi w rurociągu, niedokładności przyrządów
manometrycznych, ograniczeo konstrukcyjnych rurki Prandtl’a a a także błędach przy
odczycie wskazao z urządzeo pomiarowych.

Z przeprowadzonego doświadczenia metodą II 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.

0

100

200

300

400

500

600

0

5

10

15

20