AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w BYDGOSZCZY

KATEDRA MECHANIKI STOSOWANEJ

LABOLATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Skład zespołu: GRUPA A

• PIOTR ZIELIŃSKI SEMESTR IV

• WALDEMAR NADOLNY ROK AKADEM. 1996/97

• WOJCIECH DYGUŁA

Ćwiczenie nr 6

1. Temat : Współczynnik tarcia na długościach

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą pomiaru współczynnika strat na długości * oraz wskazanie na zależność tego współczynnika od liczby Reynoldsa Re.

2. Wiadomości podstawowe.

Przepływowi płynu lepkiego w rurociągu towarzyszy spadek energii mechanicznej płynu, wywołanej jej zmianą na energię cieplną. Spadek ten jest wynikiem istnienia sił lepkości.

Z dwóch składników energii mechanicznej, które mogą się zmieniać, tj. energii kinetycznej i potencjalnej ciśnienia (ze względu na poziome położenie rurociągu energia potencjalna jest stała) spada tylko energia ciśnienia, natomiast pierwszy ze składników pozostaje stały. Wynika to z równania ciągłości, które w tym przypadku ma postać:

Wielkości spadku energii ciśnienia *p zależy od następujących czynników:

a) parametrów geometrycznych rury

średnicy wewnętrznej d_w

długości l, na której występuje spadek ciśnienia

chropowatości s powierzchni wewnętrznej

stałych fizycznych płynu:

lepkości *

gęstości

c) wielkości charakteryzujących ruch płynu; w tym przypadku od stałej prędkości V_s

W ogólnym przypadku zależność dla p można zapisać w formie wzoru:

p = f ( d_w, l, s, , , V_s)

W praktyce spadek ciśnienia odnosi się do iloczynu gęstości przepływającego płynu i przyśpieszenia ziemskiego, przez co otrzymuje wysokość spadku ciśnienia wyrażoną w wysokości słupa danego płynu. Wysokość ta nosi nazwę wysokości strat hydraulicznych i jest równa:

stąd mamy zależność

W ćwiczeniu rurociąg pomiarowy składa się z szeregu odcinków prostoliniowych, połączonych kolankami, w których występują tzw. straty lokalne, dlatego wysokość strat wyrazi się wzorem;

gdzie:

i - ilość kolanek, - współ. strat lokalnych

Znając z pomiarów wysokość strat możemy wyznaczyć wartość współ. strat na długości:

3.Opis instalacji pomiarowej

Z₁, Z₂ - zawory regulujące wydatek

M - manometr cieczowy służący do spadku ciśnienia na długości przewodu

W - „wężownica”, składająca się z poziomych odcinków pomiarowych i kolanek

R - rotametr do pomiaru wydatku

Wnioski:

Z przeprowadzonych badań wynika, że:

• współczynnik strat lokalnych na długości (*) jest odwrotnie proporcjonalny do natężenia przepływu (Q) - [wraz ze wzrostem ”*” maleje wartość ”Q”]

• prędkość przepływu cieczy (V_s) jest również odwrotnie proporcjonalna do współczynnika strat lokalnych na długości (*) - [wraz ze wzrostem ”*” maleje wartość ”V_s ”]

• liczba Reynoldsa (Re) jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika strat lokalnych na długości (*) - [wraz ze wzrostem ”*” maleje wartość ”Re ”]. Zależność tą przedstawia wykres załączony na końcu.

Współczynnik strat na długości zależy od wielu czynników działających na rzeczywistą instalację. Przy projektowaniu złożonych układów do przesyłania medium należy bezwzględnie przeprowadzić badania mające na celu określenie rzeczywistych strat w przewodach.

Takie badania pozwalają nam optymalnie dobrać materiały do konstruowanego rurociągu.

Aby układ poprawnie funkcjonował, ( zgodnie z założonymi parametrami technologicznymi) należy przyjąć większe ciśnienie niż teoretyczne ze względu na spadek ciśnienia spowodowany stratami liniowymi.

---