Lista 2. Charakter i opory przepływu.

1. Proszę obliczyć średnice zastępcze d

z

dla przypadków rurociągów, kanału i przepływów

cieczy przedstawionych na Rys.1.

D

D

h

b

a

D

d

a/ b/ c/

d/

e/

Rys.1.

2. Woda do celów grzewczych o temperaturze 90

o

C płynie rurociągiem z prędkością

u = 0.0034 m/s. Przy jakiej średnicy przewodu zaczyna się przepływ turbulentny.
Współczynnik lepkości kinematycznej wynosi 0.296 ∙ 10

-6

m

2

/s. Odp. d > 0,26m

3. Zasadniczym elementem stanowiska jest wymiennik ciepła typu rura w rurze. Powierzchnię
grzejną wymiennika stanowi rura wewnętrzna o średnicy zewnętrznej d

z

= 35 mm, grubości

ścianki s

w

= 1.5 mm i długości 1.54 m. Średnica zewnętrzna rury zewnętrznej D

z

= 50 mm, zaś

grubość ścianki s

z

= 3 mm. Pomiary natężenia przepływów dokonywane są za pomocą

zaworów i rotametrów, zainstalowanych na przewodach zasilających i wyskalowanych w l/h.
Woda gorąca z podgrzewacza jest tłoczona pompą do wewnętrznej rury wymiennika ciepła.
Woda zimna tłoczona jest do pierścieniowej przestrzeni wymiennika ciepła. Studenci
dokonali pomiarów temperatur na końcach wymiennika dla różnych ustawień rotametrów
wody zimnej i gorącej. Dla zestawionych danych należy wyznaczyć liczby Reynoldsa oraz
określić charakter przepływu obu strumieni. Przyjąć gęstość wody 1000 kg/m

3

.

Lp.

m

z

[kg/h]

m

g

[kg/h]

1

100

100

2

450

450

3

700

700

4. Za pomocą zwężki o średnicach 150 i 80 mm dokonano pomiaru natężenia przepływu
wody równego 0,005 m

3

/s. Ile oleju przepłynie przez zwężkę w czasie 1 sekundy, przy

zachowaniu warunków podobieństwa dynamicznego przepływów? Współczynnik lepkości
kinematycznej w temperaturze pomiaru wynoszą dla wody 0,015 cm

2

/s oraz dla oleju 0,14

cm

2

/s.

5. Proszę obliczyć spadek ciśnienia cieczy na prostym odcinku rury gładkiej o długości 100
metrów. Rurą płynie a/ woda o gęstości 1000 kg/m

3

i lepkości 0,001Pa·s, b/ gliceryna o

gęstości 1261 kg/m

3

i lepkości 1480 10

-3

Pa s, o temperaturze 20

o

C. Średnica wewnętrzna

rurociągu 50 mm. Prędkość cieczy wynosi 0,5 m/s.


6. Poziomym rurociągiem kołowym o długości 10m i średnicy 100 mm przepływa w ciągu
godziny woda o objętości 285 m

3

. Obliczyć spadek ciśnienia na długości rurociągu,

zakładając, że chropowatość ścian rurociągu wynosi 0,1 mm a temperatura wody 293 K.
Współczynnik lepkości kinematycznej wody wynosi 10

-6

m

2

/s.

7. Jaki będzie spadek ciśnienia dla danych z zadania 3, jeśli zastosujemy przewód o przekroju
kwadratowym i takim samym polu powierzchni?


8. Przez kołowy rurociąg o średnicy 28x2 mm przepływa woda. W początkowej cześci
rurociągu znajduje się poziome kolanko. Zmierzona różnica poziomów wody w rurkach
piezometrycznych przed i za kolankiem wynosiła 32 mm. W dalszej części rurociągu
zamocowano zawór grzybkowy ( ζ

z

= 4 ) oraz kolanko o kącie przegięcia 90

o

( ζ

k

= 0,51 ).

Dłuość rurociągu za poziomym kolankiem wynosi 15m a natężenie przepływu równa się
18m

3

/h. Oblicz całkowite straty ciśnienia na rurociągu, wartość współczynnika straty lokalnej

poziomego kolanka. O ile należy zmniejszyć natężenie przepływu aby zniwelować straty
ciśnienia o połowę ? ( λ = 0,019 )


9. Obliczyć spadek ciśnienia przy przepływie przez poziomą rurę alkoholu metylowego.
Masowe natężenie przepływu wynosi 0,454 kg/s, długość rury 12m, średnica 40x4 mm. O ile
zmieni się spadek ciśnienia na długości rurociągu kiedy rura wykonana jest a) gładka ze szkła,
b) z żeliwa. Temperatura cieczy wynosi 20 stopni Celsjusza, gęstość alkoholu 791 kg/m

3

,

lepkość 0,6·10

-3

Pa·s.