3. Przebieg ćwiczenia
3.1. Wyznaczanie oporu rurociągu
Na stanowisku zmierzono:
Różnicę ciśnień całkowitych
między przekrojami dopływu (d) i wypływu (w) rurociągu:
ΔPc = l [mm] * nachylenie (1/25) * 0,82 * g
ΔPc. = 83 * 1/25 * 0,82 * 9,80665 = 26,6976 Pa
Średnicę rurociągu D:
D = 160mm = 0,16m
Długość rurociągu L między przekrojami (d) i (w),:
L = 488 cm = 4,88m
Ciśnienie dynamiczne Pdmax:
Pdmax = 3,66 mm H20
Pdmax = 3,66 * 9,80665 = 35,9823Pa
temperaturę powietrza na termometrze suchym i mokrym:
ts = 24,2 0c
tw = 14,8 0c
ciśnienie statyczne, bezwzględne powietrza:
p = 98800,6 Pa
tok obliczeniowy:
obliczenie gęstości powietrza:
= 1084,5853 Pa
stopień zawilżenia:
= 0,01109 kg/kg,
temperaturę wirtualną:
= 299,3285 K,
gęstość powietrza:
ρ = p/Rz*T=98800,6/286,912*299,3285=1,1504 kg/m3.
obliczenie strumienia objętości powietrza
i
:
wmax=√2*p dma x/ρ =√(2*35,9823)/1,1504 = 7,9092 [m/s]
Re= wmax *D /ν =7,9092*0,16/15*10-6=84365,278
lg Re=4,9261
wm/wmax=0,84
wm= 0,84*wmax=6,6437 [m/s]
V=A*wm=0,0201*6,6437=0.1335[m3/s]
Vn=ρ/ρn*V=1,1504/1,2000 * 0,1335=0,1279 [m3/s]
Obliczenie oporu właściwego, normalnego i aerodynamicznego rurociągu,
Δpc=26,6976 Pa
Rfn=Δpc/V2=26,6976/0,0178=1499,9213[N*s2/m8]
Rf = (ρ/ρn) * Rfn = 1437,9245 [kg/m8]
R = Rf / ρn = 1198,2705 [kg/m8]
d) Obliczenie dyssypacji energii w bocznicy
lfv = 1499,9213*0,12792 = 24,5364 J/m3
Obliczenie liczby oporu rurociągu:
λ = (8 * Rf * A3 ) / (ρn * B * L)
λ = (8 * 1437,9245 * 0,02013) / (1,200 * 0,6521 * 4,88) = 0,024
3.2. Wyznaczanie oporu miejscowego
Na stanowisku zmierzono:
Różnicę ciśnień całkowitych
między przekrojami dopływu (d) i wypływu (w) rurociągu:
ΔPc = l [mm] * nachylenie (1/5) * 0,82 * g
ΔPc. =149 * 1/5 * 0,82 * 9,80665 = 239,6353 Pa
Średnicę rurociągu D:
D = 160mm = 0,16m
Długość rurociągu L między przekrojami (d) i (w),:
L = 488cm = 4,88m
Ciśnienie dynamiczne Pdmax:
Pdmax = 0,21 mm H20
Pdmax = 0,21 * 9,80665 = 2,0593 Pa
temperaturę powietrza na termometrze suchym i mokrym:
ts = 24,2 0c
tw = 14,8 0c
ciśnienie statyczne, bezwzględne powietrza:
p = 104017,3563 Pa
Obliczenia:
Gęstość powietrza została obliczona wg porządku z pdpkt.3.1 i wynosi:
ρ = 1,1504[kg/m3]
Obliczenie strumienia objętości powietrza
i
: wmax= √2*p dma x/ρ =√(2*2,0593)/1,1504 = 1,7641 [m/s]
Re= wmax *D /ν =1,7641*0,16/15*10-6=18817,07
lg Re=4,2745
wm/wmax=0,81
wm= 0,81 *wmax=1,4289 [m/s]
V=A*wm=0,0201*1,4289=0,0140[m3/s]
Vn=ρ/ρn*V=1,1504/1,2000 * 0,0140 =0,0134 [m3/s]
Obliczenie oporu właściwego, normalnego i aerodynamicznego rurociągu,
Rf = (ρ/ρn) * Rfn = 424123,9560 [kg/m8]
R = Rf / ρn = 353436,6300 [kg/m8]
d) Obliczenie dyssypacji energii na oporze miejscowym:
Obliczenie liczby oporu miejscowego:
ξ = Rfl * 2A2 / ρn = 424123,9560 * 2 (0,02010)2 = 342,7006
4. Wnioski:
Z obliczeń widać, że opór i liczba oporu jest zdecydowanie większe dla pomiaru na tamie niż bezpośrednio w rurociągu. Wiąże się to z różnicą w wielkości dyssypacji pomiędzy wartością na tamie a w przewodzie. Energia ulega zdecydowanie większemu rozproszeniu (rośnie entropia układu) przy dużych oporach miejscowych, aniżeli zdecydowanie mniejszym oporom w rurociągu.
Literatura:
[1] - Instrukcje do ćwiczenia nr 1 - autorstwa Dr Inż. F. Rosiek
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Wrocław dn. 26.11.2007 r.
Wydział Geoinż. Górnictwa i Geol.
SPRAWOZDANIE Z PRZEDMIOTU
„Wentylacja i Pożary II”
ćw. Nr 1
„WYZNACZENIE OPORU I LICZBY OPORU RUROCIĄGU (WYROBISKA)”
Wykonali: Sprawdził:
Mateusz Stawaruk dr inż. Franciszek Rosiek
Adam Lisowski
Marcin Jóżwik
Wstęp teoretyczny [1]
Dla wyznaczenia oporu rurociągu wychodzi się z definicji potencjału izentropowego. Zgodnie z definicją jest on równy
(1)
gdzie:
- całkowity potencjał izentropowy, J/m3 ,
- ciśnienie całkowite w punkcie dla którego wyznaczamy potencjał, Pa,
- ciśnienie powietrza suchego (nieruchomego) ulegającego przemianie izentropowej w punkcie dla którego wyznaczamy potencjał, Pa, przy czym
(2)
- ciśnienie statyczne, bezwzględne powietrza na zrębie szybu wdechowego, uważanym za główny wlot do sieci, Pa,
- wykładnik izentropy;
= 1,4,
g - przyspieszenie siły ciężkości; g = 9.80665 m/s2 ,
ρ - gęstość powietrza na zrębie szybu wdechowego, kg/m3 ,
z - wysokość niwelacyjna punktu dla którego wyznaczamy potencjał, m.
Spadek całkowitego potencjału izentropowego
w bocznicy sieci wentylacyjnej wyznacza się z zależności;
(3)
gdzie:
- całkowity potencjał izentropowy w węźle dopływowym bocznicy (wyrobiska), J/m3 ,
- całkowity potencjał izentropowy w węźle wypływowym bocznicy (wyrobiska), J/m3.
Z teorii tego potencjału wiadomo [1], że jego spadek w ogólnym przypadku jest równy
(4)
gdzie:
- dyssypacja energii w bocznicy (wyrobisku), J/m3,
- dyssypacja energii w oporze lokalnym (miejscowym), J/m3,
- depresja naturalna generowana w bocznicy (wyrobisku), J/m3,
- spiętrzenie całkowitej energii wentylatora (praca techniczna doprowadzona do wentylatora), J/m3.
Schemat ideowy stanowiska pomiarowego:
Rys. 1. Stanowisko do wyznaczania oporu rurociągu