Uniwersytet Zielonogórski

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska,

Zakład Sieci i urządzeń sanitarnych

MECHANIKA PŁYNÓW

LABORATORIUM

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 5.

„Określenie współczynnika strat miejscowych przepływu powietrza w kanale zakrzywionym”

GRUPA 29 ISMD

( poniedziałek, g. 11.15 - 13.00 )

w składzie:

1. Dagmara Kwaśniewska

2. Katarzyna Sterna

Data odbycia zajęć:

17.11.2003 r.

Data oddania sprawozdania:

24.11.2003 r.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie współczynnika strat miejscowych dla rurociągu zakrzywionego.

2. Zakres wymaganych wiadomości.

Podczas przepływu cieczy rurociągiem, następują przemiany, którym towarzyszą straty energii objawiające się spadkiem ciśnienia w rurociągu. Poza stratami, jakie występują na całej długości przewodów prostoosiowych lub łagodnie zakrzywionych o niezmiennym przekroju, mogą wystąpić straty miejscowe związane z nagłym zwiększeniem lub zmniejszeniem przekroju, nagłymi zmianami kierunku ruchu (załamania lub zagięcia rurociągu o małym promieniu krzywizny). Szczególnym przypadkiem są straty występujące przy wyjściu płynu ze zbiornika lub przewodu o większym przekroju do rozpatrywanego odcinka rury. Również różnego rodzaju zawory, zasuwy itp. stanowią źródła strat miejscowych. Straty te wyraża się wzorem :

gdzie: U- prędkość przepływu powietrza m/s

ρ_c- gęstość alkoholu kg/m³

g - przyspieszenie ziemskie m/s²

h₁ i h₂ - ciśnienia

Przepływ płynu przez rurociąg zakrzywiony.

Równanie Bernoulliego

gdzie ζ jest współczynnikiem strat miejscowych. Z równania Bernoulliego możemy wyznaczyć współczynnik strat miejscowych oraz określić przemiany energetyczne przy przepływie płynu przez rurociąg.

3. Schemat stanowiska.

4. Opis przebiegu doświadczenia.

Włączamy wentylator. Dokonujemy pomiaru ciśnienia na manometrach h₁ i h₂ wypełnionych alkoholem. Wyniki zapisujemy w tabeli pomiarowej. Następnie dławimy wylot rurociągu 10-krotnie, stopniowo, aż do całkowitego zamknięcia wylotu rurociągu. Dla różnych wydatków przepływu powietrza mierzymy ciśnienia h₁ i h₂, które notujemy w tabeli. Po wykonaniu wszystkich pomiarów, wyłączamy wentylator.

5. Tabela pomiarowa.

lp	h1 mm	h2 mm	ζ	U m/s	Re
1	40	50	0,8	25,6	119638,9
2	39	48	0,81	25,1	117302,2
3	38	46	0,83	24,6	114965,6
4	32	38	0,84	22,3	104216,7
5	25	30	0,83	19,8	92533,2
6	17	18	0,94	15,4	71970,3
7	10	8	1,25	10,2	47668,6
8	7	5	1,4	8,1	37854,2
9	4	1	4	3,6	16824,2
10	0	0	0	0	0

6. przykładowe obliczenia.

Współczynnik strat miejscowych:

np.:

[mm]

Lepkość kinematyczna powietrza U:

ρ_c = 800 kg/m³ - gęstość alkoholu

g = 9,81 m/s² - przyspieszenie ziemskie

ρ_pow - gęstość powietrza, w temperaturze 18°C - ρ_pow = 1,1974

h₂ = 50 mm = 0,05 m

Liczba Reynoldsa:

gdzie:

U - prędkość przepływu powietrza

d - średnica rurociągu, d = 0,07 m

υ - lepkość kinematyczna powietrza, w temperaturze 18°C wynosi 1,49784 10^-5 m²/s

7. Wykresy

8. Wnioski i obserwacje.

W miarę stopniowego dławienia wylotu rurociągu wartości ciśnienia h₁ i h₂ mierzonego w manometrach maleje, aż do wartości zerowych, przy całkowitym zamknięciu wylotu.

Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa współczynnik strat miejscowych wzrasta, osiąga w pewnym punkcie maksimum, po czym nieznacznie maleje i stabilizuje się.

---