Sprawozdanie z ćwiczenia

Temat : Wyznaczanie współczynnika oporu lokalnego (skupionego).

Wykonali: Paweł Piwowarczyk Rok III

Filip Orzechowski Kier: GiG

Data wykonania: 26.02.2002 r.

Wstęp:

Straty energii na oporach lokalnych są związane ze zmianami kierunku przepływu lub nagłą zmianą przekroju przewodu. Zalicza się tu także straty podczas przepływu przez dyfuzory wentylatorów, zasuwy i tamy.

Wielkość poszczególnych strat energii w odniesieniu do jednostki ciężaru przepływającego płynu określa formuła:

a w odniesieniu do jednostki objętości przepływającego płynu:

Bezwymiarowy współczynnik ξ jest wskaźnikiem strat, odniesionym do średniej prędkości poza przeszkodą. Wartości współczynników ξ zależą od kształtu przeszkody, liczby Reynoldsa i chropowatości. Zazwyczaj wartości ich ustala się na podstawie wyników pomiarów. Tylko dla niektórych typów przeszkód można ustalić zależności teoretycznie. Na przykład stratę energii wskutek nagłego zwiększenia przekroju obliczyć można z zasady zachowania ilości ruchu. Należy tu zauważyć, że przy ewentualnym wyprowadzaniu wzoru na stratę energii korzysta się z równania bilansu energetycznego rozpisanego w dwóch różnych przekrojach np. F₁ i F₂ tam, gdzie istnieje prędkość cząstek płynu zgodna z osią przewodu, ponieważ można tam w przybliżeniu traktować przepływ jako jednowymiarowy. W strefie pomiędzy różnymi przekrojami istnieją wiry. Ruch nie jest jednowymiarowy i nie można go za taki uznać.

Źródło: „Przewietrzanie kopalń” autorzy: J. Pawiński, J. Roszkowski, J. Strzemiński

Promień hydrauliczny: jest to promień przekroju kołowego powstałego na skutek zastąpienia nim przekroju innego niż kołowy (np. wyrobiska lub innej przestrzeni), przez którą płynie powietrze.

Wyniki:

[m/s]

Obliczenia:

gdzie: T=t+273=22,2+273=293,5 [K]

więc: p_wn= 2349,83 [N/m²]

p_w = 2070,78 [N/m²]

ρ = 1,15 [kg/m³]

	U1	U2	U3	U1`	U2`	U3`	Vśr	V	
d=10mm	535	532	22	5248,35	5218,92	215,82	15,79	7,01	182,736
	441	448	19	4326,21	4394,88	186,39	14,67	6,52	181,990
	355	357	14	3482,55	3502,17	137,34	12,60	5,59	194,875
	267	268	10	2619,27	2629,08	98,10	10,65	4,73	204,429
d=15mm	353	354	62	3462,93	3472,74	608,22	26,51	11,77	43,514
	290	290	51	2844,90	2844,90	500,31	24,04	10,67	43,213
	232	234	41	2275,92	2295,54	402,21	21,56	9,57	43,744
	174	176	30	1706,94	1726,56	294,30	18,44	8,19	45,091
d=20mm	180	182	104	1765,80	1785,42	1020,24	34,33	15,24	13,445
	144	145	84	1412,64	1422,45	824,04	30,86	13,70	13,209
	116	119	69	1137,96	1167,39	676,89	27,97	12,42	13,437
	86	86	50	843,66	843,66	490,50	23,81	10,57	13,071
d=25mm	78	80	134	765,18	784,80	1314,54	38,97	17,30	4,650
	62	65	110	608,22	637,65	1079,10	35,31	15,68	4,698
	50	52	87	490,50	510,12	853,47	31,40	13,94	4,717
	40	40	65	392,40	392,40	637,65	27,14	12,05	4,677
d=30mm	33	35	150	323,73	343,35	1471,50	41,23	18,31	1,875
	28	28	123	274,68	274,68	1206,63	37,34	16,58	1,730
	20	22	97	196,20	215,82	951,57	33,16	14,72	1,880
	17	18	75	166,77	176,58	735,75	29,16	12,95	1,925
d=40mm	10	10	158	98,10	98,10	1549,98	42,32	18,79	0,481
	10	10	130	98,10	98,10	1275,30	38,39	17,04	0,585
	10	10	106	98,10	98,10	1039,86	34,66	15,39	0,717
	10	10	81	98,10	98,10	794,61	30,30	13,45	0,938

Zależności ζ=f(v) dla różnych średnic oporu lokalnego:

Wnioski:

W ćwiczeniu tym zostało pokazane (zarówno w tabeli jak i na wykresach), jak zmienia się współczynnik oporu skupionego w zależności od średnicy przewodu przez który płynie oraz od prędkości powietrza, także dla każdego z przewodów. Od razu widoczny jest fakt, że wraz ze zwiększającą się średnicą przewodu współczynnik ξ dosyć gwałtownie maleje. Wynika to z tego, że wspomniany współczynnik zależy od ciśnienia przed i za oporem, które z kolei zależy od średnicy przewodu (przy jednakowej prędkości). Współczynnik ξ rośnie natomiast gdy maleje prędkość przepływu powietrza.

---