Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Ćwiczenie 1: Wyznaczanie charakterystyki izotermicznej strugi swobodnej Cel i zakres ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest określenie prędkości osiowej strumienia powietrza w funkcji odległości od nawiewnika oraz zasięgu wypływającego strumienia powietrza i prędkości w wybranych punktach poza osią strugi.

Przebieg ćwiczenia:

1. Określenie temperatury suchej t i wilgotnej t powietrza na stanowisku pomiarowym.

s

w

2. Pomiar ciśnienia atmosferycznego p na stanowisku pomiarowym.

3. Obliczenia

3.1. Określenie gęstości powietrza na stanowisku pomiarowym

= 003484

,

0

ρ

⋅ ( p − 3781

,

0

⋅ p [kg/m3]

w )

Ts

gdzie:

T – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [K], s

p –

ciśnienie atmosferyczne powietrza [Pa], p –

ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej w powietrzu [Pa].

w

p = p − ,

6 77 ⋅

−4

10

⋅

−

⋅

w

wn

( t t

s

w ) p

gdzie:

p – ciśnienie cząstkowe (prężność) pary wodnej nasyconej [Pa], wn

t – temperatura sucha na stanowisku pomiarowym [°C], s

t – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [°C].

w

7,447 (

⋅ T −273)

w

T −38,33

p

= 604 ⋅10 w

wn

gdzie:

T – temperatura wilgotna na stanowisku pomiarowym [K].

w

3.2. Pomiar objętościowego natężenia przepływu powietrza w otworze nawiewnym Q = v ⋅ F [m3/s]

sr

dol

gdzie:

v –

średnia prędkość powietrza w otworze dolotowym [m/s], sr

F – powierzchnia przekroju kanału dolotowego [m2]

dol

2

π ⋅ d

F

=

[m2]

dol

4

1

Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium gdzie:

d –

średnica przewodu dolotowego [m]

⋅ pd

v = 2

[m/s]

śr

ρ

gdzie:

p –

ciśnienie dynamiczne w przewodzie [Pa].

d

3.3. Powierzchnia efektywna nawiewnika F = e ⋅ F [m2]

ef

gdzie:

e –

współczynnik określający udział pola powierzchni swobodnej (efektywnej) do pola powierzchni całkowitej otworu, F – pole powierzchni nawiewnika [m2]: 2

π ⋅ d

n

F =

– nawiewnik o przekroju okrągłym

4

F = a ⋅ h

– nawiewnik o przekroju prostokątnym gdzie:

d –

średnica otworu nawiewnika [m],

n

a –

szerokość nawiewnika [m],

h –

wysokość nawiewnika [m],

3.4. Prędkość powietrza w płaszczyźnie otworu nawiewnego (efektywna) Q

v =

[m/s]

0

Fef

3.5. Stopień indukcji nawiewanej strugi powietrza Q

i

x

=

Q

gdzie:

Q –

wydatek przepływającego powietrza w odległości x od

x

nawiewnika [m3/s],

2 ⋅ x ⋅ Q

Q =

x

x 0

gdzie:

x –

odległość od nawiewnika [m],

x –

długość jądra strumienia (strefa początkowa) [m].

0

2

Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Długość jądra strumienia określana jest za pomocą anemometru lub termoanemometru.

3.6. Zasięg strumienia nawiewanego

v

d

L

n

= 0 ⋅

[m]

– nawiewnik o przekroju okrągłym

v

m

x

v

F

L

ef

= 0 ⋅

[m] – nawiewnik o przekroju prostokątnym v

m

x

gdzie:

m

– liczba mieszania,

v

–

prędkość zamierania strumienia [m/s], x

dn

m =

– nawiewnik o przekroju okrągłym,

x f

h

m =

– nawiewnik o przekroju prostokątnym, x f

gdzie:

x –

długość jądra fikcyjnego [m],

f

x = 5

,

1 ⋅ x [m]

f

0

Określenie zasięgu strumienia dla prędkości zamierania strumienia L( v = 3

,

0 m s

x

/ )

oraz L( v = 5

,

0 m s

x

/ ) .

3.7. Określenie prędkości powietrza w osi strumienia v w różnych odległościach x od x

i

otworu nawiewnego za pomocą anemometru skrzydełkowego lub termoanemometru

Wielkości zmierzone

Odległość od otworu

Prędkość w osi strugi

L.p

nawiewnego

x

v

i

x

[m] [m/s]

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

3

Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium 3.8. Wyznaczenie profilu prędkości strumienia 3.8.1. Określenie odległości granicznej ya [m], (wartość prędkości: 0,5 vx [m/s]) Wielkości zmierzone

Odległość od otworu

Odległość graniczna

L.p

nawiewnego

x

y

i

a

[m] [m]

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

3.8.2. Określenie prędkości powietrza vy poza osią okrągłego strumienia swobodnego

Wielkości zmierzone

Odległość od otworu

Prędkość powietrza

L.p

nawiewnego

1 2 3 4

x

v

i

y

[m]

[m/s]

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

3.8.3. Określenie odległości y od osi strumienia, w której występuje prędkość vy [m]

vy

vy

ln

ln

vx

vx

y =

⋅ y =

⋅ y [m]

a

a

8324

,

0

− 693

,

0

gdzie:

y –

odległość od osi strugi, w której prędkość wynosi 0,5 v a

x [m]

4

Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja – laboratorium Wielkości zmierzone i przeliczone

Odległość od otworu

Odległość od osi strumienia

L.p

nawiewnego

1 2 3 4

x

y

i

[m]

[m]

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

4. Naszkicowanie wykresów: spadku prędkości osiowej strumienia wraz z odległością od otworu nawiewnego oraz profilu prędkości w przekroju poprzecznym strugi Vi

[m/s]

Xi[m]

5. Podsumowanie i wnioski

5