LABORATORIUM AEROLOGI GÓRNICZEJ
Wyznaczenie współczynnika oporu rozłożonego
Podczas przepływu powietrza przez przewody prosto osiowe występuje strata energii wywołana tarciem o ścianki przewodu. Wielkość straty energii można określić z zależności Darcyego Weisbacha.
Bezwymiarowy współczynnik oporu λ zależy od liczby Reynoldsa oraz od chropowatości względnej ε wyrobiska, rozumianej jako stosunek chropowatości bezwzględnej s , do promienia hydraulicznego r .
Parametry powietrza na stanowisku:
Temperatura sucha ts=22,6 [ C ] *ts=0,2[ C ]
Temperatura wilgotna tw=15,4 [ C ] *tw=0,2[ C ]
Temperatura bezwzględna T=(273,15+ts) [ K ] T=297,75 [ K ]
Stała gazowa pow. suchego Rs=287,03 [J/kgzK]
Stała gazowa pary wodnej Rw=461,5 [J/kgzK]
Ciśnienie barometryczne Po=1030,563·102 [ Pa ] *Po=66,6[Pa]
Prężność pary nasyconej e=E(tw)-6,6225·10-4· (ts-tw) ·Po
Gęstość powietrza ρ=
+
ρ=1,206 [kg/m3]
Gęstość wody ρw=1000 [kg/m3]
Średnica rury D=45,35,25[mm] |
||||||||||||||
Lp |
Wartości pomierzone |
Wartości obliczone |
||||||||||||
|
U1 |
U2 |
M |
Prędkość przepływu powietrza |
Liczba Reynoldsa Re |
Współczynnik oporu rozłożonego |
Wartości średnie
|
|||||||
|
P1 |
P2 |
P1 |
V Sr |
V |
|
λ |
|
|
|
||||
|
Rurka mała -chropowatość duża |
|||||||||||||
1 |
113 |
112 |
|
11,13 |
16,1 |
26,6·106 |
24·10-7 |
30·10-8 |
3,775·10-6 |
5,525·10-7 |
||||
2 |
68 |
80 |
|
9,14 |
13,2 |
22·106 |
29·10-7 |
44·10-8 |
|
|
||||
3 |
34 |
39 |
|
6,57 |
9,5 |
15,8·106 |
40·10-7 |
62·10-8 |
|
|
||||
4 |
16 |
21 |
|
4,82 |
6,9 |
11,4·106 |
58·10-7 |
85·10-8 |
|
|
||||
|
Rurka mała -chropowatość średnia |
|||||||||||||
1 |
125 |
160 |
|
13,3 |
19,2 |
32·106 |
20·10-7 |
31·10-8 |
2,9·10-6 |
5,125·10-7 |
||||
2 |
79 |
96 |
|
10,3 |
14,8 |
24,6·106 |
26·10-7 |
39·10-8 |
|
|
||||
3 |
41 |
48 |
|
7,2 |
10,4 |
17,3·106 |
36·10-7 |
56·10-8 |
|
|
||||
4 |
15 |
23 |
|
5,1 |
7,4 |
12,3·106 |
52·10-7 |
79·10-8 |
|
|
||||
|
Rurka mała -chropowatość mała |
|||||||||||||
1 |
76 |
90 |
|
9,9 |
14,3 |
23,3·106 |
27·10-7 |
42·10-8 |
4,25·10-6 |
6,55·10-7 |
||||
2 |
49 |
57 |
|
7,9 |
11,4 |
19·106 |
33·10-7 |
51·10-8 |
|
|
||||
3 |
27 |
28 |
|
5,6 |
8,1 |
13,5·106 |
47·10-7 |
72·10-8 |
|
|
||||
4 |
15 |
16 |
|
4,2 |
6,1 |
10,1·106 |
63·10-7 |
97·10-8 |
|
|
||||
|
Rurka średnia-chropowatość duża |
|||||||||||||
1 |
62 |
26 |
|
5,4 |
3,9 |
91·106 |
7·10-7 |
11·10-8 |
9,5·10-7 |
1,525·10-7 |
||||
2 |
44 |
15 |
|
4,1 |
3,0 |
70·106 |
9·10-7 |
14·10-8 |
|
|
||||
3 |
21 |
10 |
|
3,3 |
2,4 |
56·106 |
10·10-7 |
17·10-8 |
|
|
||||
4 |
11 |
8,87 |
15 |
3,1 |
2,2 |
51,3·106 |
12·10-7 |
19·10-8 |
|
|
||||
|
Rurka średnia-chropowatość średnia |
|||||||||||||
1 |
64 |
108,8 |
184 |
10,9 |
8 |
18,6·106 |
34·10-7 |
52·10-8 |
4,125·10-6 |
6,3·10-7 |
||||
2 |
45 |
91,6 |
155 |
10,6 |
7,8 |
18,2·106 |
35·10-7 |
54·10-8 |
|
|
||||
3 |
21 |
65,6 |
111 |
8,6 |
6,4 |
14,9·106 |
43·10-7 |
65·10-8 |
|
|
||||
4 |
12 |
47,9 |
81 |
7,3 |
5,2 |
12,1·106 |
53·10-7 |
81·10-8 |
|
|
||||
|
Rurka średnia-chropowatość mała |
|||||||||||||
1 |
53 |
82,8 |
140 |
9,5 |
6,9 |
88,6·106 |
7·10-7 |
11·10-8 |
3,75·10-6 |
5,775·10-7 |
||||
2 |
34 |
68,6 |
116 |
8,7 |
6,4 |
14,9·106 |
42·10-7 |
65·10-8 |
|
|
||||
3 |
18 |
53,8 |
91 |
7,7 |
5,7 |
13,3·106 |
48·10-7 |
73·10-8 |
|
|
||||
4 |
10 |
44,9 |
76 |
7,0 |
5,1 |
11,9·106 |
53·10-7 |
82·10-8 |
|
|
||||
|
|
|||||||||||||
|
Rurka duża-chropowatość duża |
|||||||||||||
1 |
53 |
69,2 |
117 |
8,8 |
0,6 |
1,8·106 |
33·10-6 |
52·10-9 |
3,7·10-5 |
5,725·10-8 |
||||
2 |
36 |
61,5 |
104 |
8,3 |
0,58 |
1,74·106 |
36·10-6 |
56·10-9 |
|
|
||||
3 |
16 |
55 |
93 |
7,8 |
0,54 |
1,62·106 |
39·10-6 |
60·10-9 |
|
|
||||
4 |
10 |
52,6 |
89 |
7,6 |
0,53 |
1,59·106 |
40·10-6 |
61·10-9 |
|
|
||||
|
Rurka duża-chropowatość średnia |
|||||||||||||
1 |
54 |
53,2 |
90 |
7,7 |
0,529 |
1,58·106 |
41·10-6 |
62·10-9 |
4,525·10-5 |
6,875·10-8
|
||||
2 |
36 |
46,7 |
79 |
7,2 |
0,5 |
1,51·106 |
42·10-6 |
64·10-9 |
|
|
||||
3 |
18 |
38,4 |
65 |
6,5 |
0,45 |
1,35·106 |
47·10-6 |
72·10-9 |
|
|
||||
4 |
10 |
33,7 |
57 |
6,1 |
0,42 |
1,26·106 |
51·10-6 |
77·10-9 |
|
|
||||
|
Rurka duża-chropowatość mała |
|||||||||||||
1 |
52 |
65,1 |
110 |
8,5 |
0,59 |
1,74·106 |
36·10-6 |
56·10-9 |
|
5 |
||||
2 |
36 |
61,5 |
104 |
8,3 |
0,58 |
1,73·106 |
37·10-6 |
57·10-9 |
|
|
||||
3 |
21 |
56,7 |
96 |
7,9 |
0,55 |
1,65·106 |
38·10-6 |
59·10-9 |
|
|
||||
4 |
10 |
55,1 |
93 |
7,8 |
0,54 |
1,61·106 |
39·10-6 |
61·10-9` |
|
|
Rurka duża =45 mm
Rurka średnia =35 mm
Rurka mała =25 mm
Przykładowe obliczenia do tabelki
1) Przykładowe obliczenie Vśr ze wzoru 3,7
Vśr= 0,817
Dla rurki małej d=25 mm chropowatości dużej przy napięciu 120V.
Vśr=0,817
=11,3
2)
obliczono ze wzoru
sin
gdzie:
c- gęstość powietrza
g - przyciąganie ziemskie
l - pomierzona długość na manometrze z rurką pochyłą M1
sin
-położenie
Przykładowe obliczenie
dla rurki dużej, chropowatości dużej przy napięciu zadanym U=120V
3) V obliczono ze wzoru 3.8
V = Vśr (
)2
gdzie:
Vśr - średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego
D - średnica rurki
Przykładowe obliczenie V dla rurki małej, chropowatości dużej przy napięciu zadanym U=120V
V = 11,13 (
)2 = 16,1
4) Re obliczono ze wzoru 3.9
Re=
gdzie:
V - prędkość przepływu powietrza
D - średnica rurki
= 15·10-6
Przykładowe obliczenie Re dla rurki małej, chropowatości dużej przy napięciu zadanym U=120V
Re=
= 26,6·106
5)
obliczono ze wzoru 3.6
6)
obliczono ze wzoru 3.3