POLITECHNIKA OPOLSKA

w OPOLU

Laboratorium mechaniki płynów

Temat: Wyznaczanie współczynnika przepływu α pomiarowych urządzeń zwężkowych .

Kurek Grzegorz

wydz. Mechaniczny

kier. Mechanika i Budowa Maszyn

rok III sem. VI

gr.3

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady pomiaru zwężkami oraz wyznaczenie współczynnika przepływu zwężki pomiarowej w zależności od liczby Reynoldsa.

Stanowisko pomiarowe.

Rys.1 Schemat stanowiska do wyznaczania współczynnika przepływu α.

Podstawowymi elementami stanowiska pomiarowego są:

• układ zasilający z możliwością regulacji natężenia przepływu UZ

• dysza wypływowa D z pomiarem różnicy ciśnień Δp.

• rotametr wzorcowy R

Wyniki pomiarów.

• Wykres wzorcowania rotametru:

Q [m³/h]

25

y

2,5

0 x 100 Odczyt

• Tabela pomiarowa

rotametr	rotametr	manom[mmHg]	p[Pa]	Q[m^3/s]
14	5,65	8	1067,328	0,001569
25	8,125	12	1600,992	0,002257
45	12,625	16	2134,656	0,003507
65	17,125	20	2668,32	0,004757
75	19,375	26	3468,816	0,005382		pochylenie
40	11,5	10	1334,16	0,003194	20	dyszy
64	16,9	20	2668,32	0,004694
40	11,5	12	1600,992	0,003194	25
60	16	18	2401,488	0,004444

Średnica wylotowa dyszy d=15 [mm]

Średnica wewnętrzna rury przed zwężeniem D=29 [mm]

• Zależności matematyczne

Różnicę ciśnień Δp wyznaczymy ze wzoru:

Δp=h_rt*ρ_rt*g

gdzie:

h_rt - wysokość słupa rtęci w manometrze rtęciowym

ρ_rt - gęstość rtęci (ρ=13600 [kg/m³] )

g - przyspieszenie ziemskie

Gęstość czynnika którym jest powietrze wyznaczymy w oparciu o równanie stanu gazu doskonałego pV=mRT. Wiedząc, że ρ=m/V otrzymamy:

ρ=p/(RT)

gdzie:

p - ciśnienie atmosferyczne p=756 [mmHg] = 100791 [Pa]

R - stała gazowa dla powietrza R=287 [m²/s²K]

T - temperatura powietrza T=262 [°C]=299 [K]

Podstawiając dane otrzymamy:

ρ=1,177[kg/m³]

Wyznaczamy liczbę przepływu α z zależności:

gdzie:

A₀ - pole otworu dyszy A₀=1,767*10^-4 [m²]

Q - natężenie przepływu

Δp=p₁-p₂ - różnica ciśnień odczytana na manometrze

ρ - gęstość czynnika

Wyznaczamy liczbę Reynoldsa z zależności:

Re=(V_a*D)/ν

gdzie:

V_a - prędkość czynnika w rurze V_a=Q/A A=6,6*10^-4 [m²]

D - średnica wewnętrzna rury D=0,029 [m.]

Kinematyczny współczynnik lepkości ν wyznaczamy z zależności:

ν=η/ρ=1,554*10^-5

η - odczytane z tablic η=1,8*10^-5

• Tabela wyników

Wielkości liczby przepływu α dla różnych natężeń przepływu zostały zestawione w tabeli:

p[Pa]	Q[m^3/s]	VA[m/s]	Re	
1067,328	0,001569	8,881971955	16575,11	0,208561
1600,992	0,002257	12,77274728	23835,89	0,244885
2134,656	0,003507	19,84688424	37037,3	0,329535
2668,32	0,004757	26,92102119	50238,71	0,399803
3468,816	0,005382	30,45808967	56839,42	0,396721		pochylenie
1334,16	0,003194	18,07835	33736,95	0,379689	20	dyszy
2668,32	0,004694	26,56731434	49578,64	0,39455
1600,992	0,003194	18,07835	33736,95	0,346607	25
2401,488	0,004444	25,15248695	46938,36	0,393744

Wnioski.

Wyznaczyłem współczynnik przepływu α dla dyszy o przekroju okrągłym przy różnych natężeniach przepływu czynnika przez dyszę. Czynnikiem przepływającym przez dyszę było powietrze. Charakterystyka α=f(Re) przedstawia zależność współczynnika przepływu α od liczby Reynoldsa.

Pomiary mogą być obarczone błędami wynikającymi między innymi z niedokładności odczytu wartości natężenia przepływu z rotametru oraz z niedokładności odczytu wysokości słupa rtęci na manometrze. Na błędy pomiaru mogły wpływać także straty występujące podczas przepływu czynnika w przewodzie.

Δp

R

D

UZ

---