Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ćwiczenie 9

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

ĆWICZENIE 9.

POMIAR NATĘŻENIA PRZEPŁYWU W PRZEWODACH

CIŚNIENIOWYCH I KORYTACH OTWARTYCH

Cel

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

• Różnymi metodami pomiaru wydatku w przewodach ciśnieniowych i korytach otwartych;

• Analizą błędów pomiarowych;

Zakres ćwiczenia:

• Określenie wielkości wydatku w przewodach ciśnieniowych i korytach otwartych

• Porównanie pomierzonych za pomocą różnych przepływomierzy wartości wydatków;

• Wyznaczenie wartości liczb przepływu oraz współczynników wydatków wybranych przepływomierzy;

• Wyznaczenie wartości współczynnika straty miejscowej dla wodomierza;

• Analiza błędów pomiarowych i porównanie charakterystyk mierników Stanowisko pomiarowe

Model składa się z układu stalowych przewodów cisnieniowych oraz kanału otwartego. Na przewodach i kanale zainstalowano mierniki do pomiaru wielkości wydatku: zwężke Venturiego, kryzę o ostrej krawędzie (kryze ISA), miernik elektroniczny, wodomierz miechaniczny, przelew trójkątny o ostrej krawędzi, kanał zwężkowy, danaidę oraz naczynie pojemnościowe. Układ wyposażono w zawory do regulacji wielkości przepływu oraz skierowania wody na wybrane przepływomierze, manometry różnicowe podłączone do zwężki Venturiego oraz kryzy ISA i wodomierza oraz zawór odpowietrzający.

Dodatkowe wyposażenie:

• termometr,

• taśma miernicza;

• manometry;

1 z 4

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ćwiczenie 9

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

• wodowskazy szpilkowe;

Metodyka pomiarowa

Należy powoli otwierać i zamykać zawory kulowe – gwałtowne zmiany ciśnienia grożą awarią instalacji.

Podczas pomiarów należy każdorazowo odczekać co najmniej minutę w celu ustabilizowania się warunków przepływu. Niezbędnym warunkiem uzyskania poprawnych wyników jest osiągnięcie ruchu ustalonego przed każdym pomiarem. Danaida jest urządzeniem wymagającym najdłuższego czasu stabilizacji.

Pomiary

1.

sprawdzenie modelu – zawór zasilający powinien być zamknięty; 2.

otworzyć zawory bezpieczeństwa w głowicach manometrów; 3.

ustawić zawory w ten sposób aby woda płynęła przez wybrane przepływomierze; 4.

włączyć elektroniczny miernik przepływu;

5.

powoli otworzyć zawór zasilający aż do uzyskania przepływu rzędu 15 – 20 l/minutę; 6.

otworzyć zawór odpowietrzający układu zlokalizowany w najwyższym punkcie modelu i odpowietrzyć model;

7.

odpowietrzyć wybrane manometry różnicowe; 8.

zamknąć

zawory

bezpieczeństwa

w

głowicach

manometrów,

które

będą

wykorzystywane do pomiarów;

9.

otworzyć maksymalnie zawór zasilający model, w ten sposób aby nie przekroczyć zakresu mierników (manometry różnicowe);

10. wykonać pomiary zgodnie z wariantami podanymi w formularzu do ćwiczenia zaczynając od największego przepływu;

11. pomierzyć temperaturę wody;

12. zredukować przepływ na modelu – do wartości nie większej niż 20 l/min; 13. otworzyć zawory bezpieczeństwa w głowicach manometrów;; 14. powoli zamknąć zawór zasilający model; Analiza wyników pomiarowych:

2 z 4

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ćwiczenie 9

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

• obliczenie wydatku pomierzonego za pomocą zwężki Venturiego:

′

ρ − ρ

Q = α ⋅ A

2 ⋅ g ⋅ h

ml

w

∆ ⋅

=

V

ρ w

2 ⋅ przyspieszenie ziemskie ⋅ odczyt z manometru ⋅

= liczba przeplywu ⋅ pole przekroju gestosc r teci − g estos c wody w m anometrze

gestos

c wody w p

rzewodach

9

.

0 85

α =

A

pole p

rzekroju p

oprzeczn g

e o z

wezki V

enturiego

, m = V =

2

1− m

A

pole p

rzekroju p

przeczneg p

o rzewodu

p

• obliczenie wydatku pomierzonego za pomocą kryzy o ostrej krawędzi:

′

ρ − ρ

Q = α ⋅ A

2

−

⋅ g ⋅ h ml

w

∆ ⋅

=

s eo

ρ w

2 ⋅ przyspieszenie ziemskie ⋅ odczyt z manometru ⋅

= liczba przeplywu ⋅ pole przekroju gestosc r teci − g estos c wody w m anometrze

gestos

c wody w p

rzewodach

A

pole p

rzekroju p

oprzeczn g

e o k

ryzy I

SA

m = s− eo =

,

A

pole p

rzekroju p

oprzeczn g

e o p

rzewodu

p

m = 0,20 – α = 0,615

m = 0,30 – α = 0,632

m = 0,40 – α = 0,66

m = 0,45 – α = 0,675

• elektroniczny miernik przepływu podaje wartość wydatku w litrach na minutę;

• wodomierz mechaniczny pozwala na wyznaczenie wydatku za pomocą zależności: V

objetosc

Q =

=

t

czas

• Wydatek pomierzony za pomocą danaidy można określić za pomocą zależności: Q = α ⋅ A ⋅ 2 ⋅ g ⋅ H = wspolczynnik wydatku ⋅ pole przekroju otworu ⋅

o

2 ⋅ przyspieszenie ziemskie ⋅ wzniesienie wody ponad os otworu H = 0,15 - α = 0,61

H = 0,20 - α = 0,608

H = 0,30 - α = 0,605

H = 0,40 - α = 0,603

H = 0,50 - α = 0,602

3 z 4

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ćwiczenie 9

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

• Naczynie pojemnościowe pozwala na wyznaczenie wydatku na podstawie pomiaru objętości I czasu:

V

objetosc

Q =

=

t

czas

• Dyskusja błędów pomiarowych – w celu wyznaczenia błędów pomiarowych podczas pomiaru wydatku za pomoca naczynia pojemnościowego można wykorzystać metodę różniczki zupełnej;

• Wyznaczyć błędy pomiarowe pozostałych mierników względem przepływu określonego za pomocą naczynia pojemnościowego;

• Wykonać wykresy obrazujące zależność pomiędzy wydatkiem określonym za pomoca naczynia pojemnościowego a wskazaniami pozostałych mierników;

• Porównać doświadczalnie wyznaczone wartości współczynników z teoretycznymi;

• Opracować wnioski.

4 z 4