Rok 3 GiG gr.1/2 kurs A	Aerologia górnicza	Dariusz Fedde Radosław Ferenc
Data wykon.19.06 2008 Data oddan.	Wyznaczanie współczynnika oporu lokalnego	Ocena:

1 Wstęp teoretyczny

Poza stratami jakie występują na całej długości wyrobisk prosto osiowych lub łagodnie zakrzywionych o niezmiennym przekroju mogą występować straty lokalne związane z nagłym zwiększeniem lub zmniejszeniem przekroju i nagłymi zmianami kierunku przepływu. Zalicza się tu także straty występujące przy przepływie przez dyfuzory wentylatorów, zasuwy i tamy wentylacyjne.

Wielkość poszczególnych strat energii w odniesieniu do jednostki ciężaru przepływającego powietrza określa zależność:

W₁=ξ

A w odniesieniu do jednostki objętości przepływającego powietrza:

Δ_p=ξ

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika oporu skupionego ξ od prędkości przepływu powietrza . Przedmiotem badania jest nagłe zwężenie i rozszerzenie przewodu o stałej średnicy

Ćwiczenie polegało na pomiarze, przy pięciu różnych prędkościach (regulowanych napięciem zasilającym-1.205V,2.200V,3.195V,4.190V,5.185V) przepływu powietrza, spadków ciśnienia na 3 U-rurkach: U₁, U₂ i U₃, dla poszczególnych elementów oporu.

2 Wzory

Pomiar parametrów na stanowisku pomiarowym:

• temperatura sucha t_s= 21,9 °C

• temperatura wilgotna t_m=20 °C

• ciśnienie barometryczne p= 989,511 hPa

1. Przeliczanie jednostek ciśnienia na z mmH₂O na Pa

gdzie:

U_x - wartość pomierzona

g - przyspieszenie ziemskie, g= 9,81 [m/s²]

2. Gęstość powietrza, ze wzoru:

ρ=1,2044818 [kg/m^3]

gdzie:

T_m=273+17,5=290,5

p - ciśnienie barometryczne

p_w - prężność pary wodnej

=2351,9889 [N/m^2]

p_wn
604 · 10

=2353,2617 [N/m^2]

3. Średnia prędkość powietrza:

4. Średnia prędkość w przekroju I-IV

D=45mm

5. Współczynnik oporu skupionego

3 Obliczenia:

Lp	U1	U2		U3
1	de=10mm
1.1	490	500		20
1.2	415	420		20
1.3	335	335		15
1.4	265	265		10
1.5	185	185		5
2	de=15mm
2.1	315	325		55
2.2	275	275		50
2.3	225	225		35
2.4	165	135		30
2.5	115	115		20
3	de=20mm
3.1	140	145		85
3.2	115	115		70
3.3	100	95		65
3.4	75	75		40
3.5	50	50		30
4	de=25mm
4.1	65		55		90
4.2	55		55		85
4.3	45		45		60
4.4	35		35		60
4.5	15		25		35

Lp	p1	p2	p3	vśr	v	de/D	ξ
	Pa	Pa	Pa	m/s	m/s
1	de=10mm
1.1	4806,9	4905	196,2	462,54	22,841	0,2222	15665,57
1.2	4071,15	4120,2	196,2	462,54	22,841			13054,64
1.3	3286,35	3286,35	147,15	400,57	19,781			13720,17
1.4	2599,65	2599,65	98,1	327,06	16,151			16279,9
1.5	1814,85	1814,85	49,05	231,27	11,421			22730,43
2	de=15mm
2.1	3090,15	3188,25	539,55	767,03	85,226	0,3333	739,1337
2.2	2697,75	2697,75	490,5	731,34	81,259			667,4267
2.3	2207,25	2207,25	343,35	611,88	67,987			780,1092
2.4	1618,65	1324,35	294,3	566,49	62,943			424,7261
2.5	1128,15	1128,15	196,2	462,54	51,393			697,7643
3	de=20mm
3.1	1373,4	1422,45	833,85	953,54	188,35	0,4444	67,75764
3.2	1128,15	1128,15	686,7	865,33	170,93			63,07914
3.3	981	931,95	637,65	833,85	164,71			53,16369
3.4	735,75	735,75	392,4	654,13	129,21			71,9925
3.5	490,5	490,5	294,3	566,49	111,9			63,99333
4	de=25mm
4.1	637,65	539,55	882,9	981,19	302,84	0,5556	7,8635
4.2	539,55	539,55	833,85	953,54	294,3			10,17629
4.3	441,45	441,45	588,6	801,14	247,26			11,79525
4.4	343,35	343,35	588,6	801,14	247,26			9,174084
4.5	147,15	245,25	343,35	611,88	188,85			15,727

4 Wykresy

d=10 ξ=f(v)

d=15 ξ=f(v)

d=20 ξ=f(v)

d=25 ξ=f(v)

ξśr=f(d/D)

5 Wnioski:

Współczynnik oporu lokalnego maleje wraz ze wzrostem stosunku średnic d_c/D

Straty energii przepływającego powietrza na oporach lokalnych są znaczące co potwierdzają wyniki pomiarów.

W górnictwie odnosi się to do przepływu powietrza przez wyrobiska korytarzowe gdzie napotykamy rożne przewężenia tamy zakrzywienia i pojawiają się znaczne straty. Właściwy przepływ ogranicza np. Miejsca możliwego nagromadzenia metanu innych gazów, duże straty przepływu zmniejszają również komfort pracy, zwiększają pobór energii wentylatorów. Toteż trzeba brać pod uwagę i minimalizować ten współczynnik .

---