GIG

gr 1/2

Ćwiczenie 3:

„Pomiar bezwymiarowego współczynnika oporu liniowego”

Chmiel Karolina

Biernat Anna

Klaja Przemysław

SCHEMAT STANOWISKA POMIAROWEGO

1. wentylator

2. manometr elektroniczny z wyświetlaczem cyfrowym podłączony do sondy Prandtla - wskazuje nam ciśnienie dynamiczne powietrza, które wpływa do przewodów

3. przewód poprzez który tłoczone jest powietrze z wentylatora do poszczególnych przewodów

4. przewody pomiarowe o różnych średnicach

5. manometr elektroniczny mierzący różnice ciśnień w przewodzie o największej średnicy (zielony)

6. mikromanometr z rurka pochyłą mierzący różnice ciśnień w przewodzie szarym

7. manometr U - rurkowy mierzący różnice ciśnień w przewodzie o najmniejszej średnicy (żółty)

ZAGADNIENIA TEORETYCZNE

Przy przepływach laminarnych współczynnik  nie zależy od chropowatości i jest równy:

.

Przy przepływach turbulentnych w przewodach gładkich ( = 0) współczynnik  dla
3 ∙ 10³ < Re < 8 ∙ 10⁴ ze wzrostem liczby Reynoldsa maleje. Zależność  = f (Re) aproksymuje:

.

Wzór na bezwymiarowy współczynnik oporu:

.

gdzie: p - liniowa strata ciśnienia w badanym przewodzie [Pa];

D - średnica badanego przewodu [m];

L - długość odcinka pomiarowego badanego przewodu [m];

ρ - gęstość powietrza [kg/m³] (około 1,15 [kg/m³]);

v - średnia prędkość przepływu powietrza w badanym przewodzie [m/s].

POMIARY I OBLICZENIA

Pomiarów dokonywaliśmy za pomocą manometrów: U - rurkowego, mikromanometru
z rurką pochyłą oraz manometru elektronicznego, w trzech rurach o różnych średnicach i długościach.

Rura żółta

D=0,012 [m]

L=1,5 [m]

ρ_w = 1000 [kg/m³]

g = 9,8 [m/s²]

Rura szara

D=0,024 [m]

L=1,5 [m]

n=0,5

ρ= 800 [kg/m³]

Rura zielona

D=0,040[m]

L=3,2[m]

Lp.	pdyn [Pa]	h1 [m]	h2 [m]	h2 - h1 [m]	Dp [Pa]
						1	123	0,026	0,349	0,323	3165,4
						2	110	0,040	0,344	0,304	2979,2
						3	90	0,069	0,306	0,237	2322,6
						4	75	0,087	0,289	0,202	1979,6
						5	64	0,102	0,273	0,171	1675,8
						6	50	0,118	0,257	0,139	1362,2
						7	41	0,127	0,247	0,120	1176,0
						8	35	0,136	0,240	0,104	1019,2
						9	25	0,153	0,221	0,068	666,4
						10	15	0,168	0,207	0,039	382,2
Rura szara
1	543			0,205	803,6
						2	470			0,180	705,6
						3	407			0,158	619,36
						4	330			0,130	509,6
						5	260			0,105	411,6
						6	213			0,089	348,88
						7	179			0,076	297,92
						8	142			0,062	243,04
						9	110			0,048	188,16
						10	61			0,029	113,68
Rura zielona
1	957				112
						2	869				102
						3	768				93
						4	627				77
						5	495				63
						6	389				51
						7	310				42
						8	231				32
						9	164				24
						10	85				13

W celu obliczenia szukanego bezwymiarowego współczynnika oporu liniowego musimy wyznaczyć v_ŚR przepływu powietrza zgodnie ze wzorem:

.

Uzyskane w ten sposób wartości prędkości możemy podstawić do wzoru na nasz poszukiwany współczynnik:

,

oraz liczbę Reynoldsa potrzebną do sporządzenia wykresów:

,

gdzie: D - to średnica badanego przewodu [m],

 = 1,695 ∙ 10^-5 [m²/s] - kinematyczny współczynnik lepkości.

		ŻÓŁTA			SZARA			ZIELONA
										Lp.	Vśr [m/s]	Re		Vśr [m/s]	Re		Vśr [m/s]	Re	
										1	46,8	33133	0,020	24,58	34804	0,037	8,16	23108	0,044
										2	44,26	31336	0,021	22,87	32384	0,038	7,73	21891	0,044
										3	40,03	28341	0,020	21,28	30132	0,038	7,3	20674	0,045
										4	36,55	25877	0,021	19,16	27131	0,039	6,6	18691	0,046
										5	33,76	23902	0,021	17,01	24086	0,040	5,86	16596	0,048
										6	29,84	21127	0,021	15,4	21806	0,041	5,2	14726	0,049
										7	27,02	19130	0,023	14,12	19994	0,042	4,64	13140	0,051
										8	24,97	17679	0,023	12,57	17799	0,043	4,01	11356	0,052
										9	21,1	14939	0,021	11,06	15661	0,043	3,38	9572	0,055
										10	16,34	11569	0,020	8,24	11668	0,047	2,43	6881	0,057

Wykres zależności współczynnika oporu liniowego od liczby Reynoldsa