LABORATORIUM Z AEROLOGII GÓRNICZEJ
Koszka Krzysztof Klimas Wojciech Kaliszczuk Piotr	Temat ćwiczenia: Wyznaczenie współczynnika oporu skupionego.	Ocena:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z wyznaczeniem strat oporu powietrza.

Przebieg ćwiczenia

W aparaturze pomiarowej umieszczane były wkładki z otworem, przez który przepływało powietrze. Mierzone było ciśnienie powietrza przed i za umieszczoną wkładką a także ciśnienie dynamiczne dla pięciu różnych prędkości przepływającego powietrza.

W celu obliczeń korzystamy z następujących wzorów:

Średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego

,[ m/s]

gdzie:

Δp₃-ciśnienie dynamiczne

ρ-gęstość powietrza na stanowisku

Średnia prędkość powietrza w przekroju 1-4

[ m/s]

gdzie:

v _śr - średnia prędkość powietrza w przekroju odcinka pomiarowego

d - średnica elementu oporu skupionego

D - średnica rury

Gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym

,[ kg/m³]

gdzie:

T_s=273,15 + t_s , ^oC

t_s - temperatura termometru suchego

e - prężność pary wodnej

e = E(t_w) - A_p(t_s-t_w)p ,[ Pa]

A_p = 6,6225⋅10^-4 , [1/^oC]

E(t_w) - prężność pary wodnej w stanie nasycenia

T_w=273,15+t_w , [^oC]

Współczynnik oporu lokalnego ξ

Parametry powietrza na stanowisku
Temperatura sucha, ts	14,0°C
Temperatura wilgotna, tw	22,8 °C
Ciśnienie barometryczne, p	945 [Pa]
Gęstość powietrza, ρ	1,10 [kg/m^3]

L.p.	Wielkości zmierzone			Wielkości obliczone
		U1	U2	U3	vśr	v		współczyn. oporu skupionego 
		Δp1 [N/m^2]	Δp2 [N/m^2]	Δp3 [N/m^2]	[m/s]	[m/s]
1. de = 10 [mm]
1.1	5099,458	5099,458	205,9397	15,8092292	7,01929778	0,22	188,18023
1.2	4805,2585	4922,938	196,133	15,428228	6,85013322			195,309366
1.3	4020,7265	4020,727	186,3264	15,0375765	6,67668397			163,991071
1.4	3040,0615	3236,195	156,9064	13,7994266	6,12694541			166,240949
1.5	2255,5295	2353,596	107,8732	11,4418801	5,08019476			172,717869
wartość średnia oporu dla danego d/De							177,287897
2. de = 15 [mm]
2.1	3138,128	3432,328	588,399	26,7224747	11,8647788	0,33	48,1307127
2.2	3040,0615	3236,195	568,7857	26,2733255	11,6653565			45,859572
2.3	2451,6625	2451,663	490,3325	24,3941703	10,8310116			37,9979311
2.4	1863,2635	1961,33	294,1995	18,8956431	8,38966553			53,1971036
2.5	1667,1305	1814,23	274,5862	18,2549255	8,10518693			54,2827587
wartość średnia oporu dla danego d/De							47,8936156
3. de = 20 [mm]
3.1	1618,0973	1667,131	1000,278	34,8418443	15,4697789	0,44	13,0385058
3.2	1470,9975	1520,031	882,5985	32,7282139	14,531327			13,5103755
3.3	1225,8313	1274,865	784,532	30,8564559	13,7002664			12,8243017
3.4	1029,6983	1127,765	637,4323	27,8136335	12,3492533			14,6145889
3.5	784,532	882,5985	490,3325	24,3941703	10,8310116			15,1991724
wartość średnia oporu dla danego d/De							13,8373889
4. de = 25 [mm]
4.1	735,49875	784,532	1176,798	37,7912862	16,7793311	0,56	5,38304024
4.2	637,43225	657,0456	1078,732	36,1824018	16,0649864			4,76701318
4.3	539,36575	568,7857	882,5985	32,7282139	14,531327			5,15083066
4.4	441,29925	460,9126	784,532	30,8564559	13,7002664			4,65474656
4.5	343,23275	362,8461	588,399	26,7224747	11,8647788			4,93973104
wartość średnia oporu dla danego d/De							4,97907234
5. de = 30 [mm]
5.1	294,1995	313,8128	1372,931	40,8192544	18,1237489	0,67	1,8456138
5.2	254,9729	274,5862	1196,411	38,1049122	16,918581			1,86875071
5.3	215,7463	235,3596	1000,278	34,8418443	15,4697789			1,93714943
5.4	176,5197	196,133	784,532	30,8564559	13,7002664			2,08988621
5.5	147,09975	176,5197	637,4323	27,8136335	12,3492533			2,45525093
wartość średnia oporu dla danego d/De							2,03933022
6. de = 35 [mm]
6.1	49,03325	58,8399	1372,931	40,8192544	18,1237489	0,78	0,37997931
6.2	39,2266	49,03325	1274,865	39,3344177	17,4644815			0,35075013
6.3	29,41995	39,2266	980,665	34,4985665	15,3173635			0,37997931
6.4	29,41995	29,41995	882,5985	32,7282139	14,531327			0,25331954
6.5	19,6133	29,41995	637,4323	27,8136335	12,3492533			0,46766684
wartość średnia oporu dla danego d/De							0,36633903

Dla pomierzonych i wyliczonych wielkości opracowaliśmy następujące wykresy zależności.

WNIOSKI:

Wykonanie tego doświadczenia zapoznało nas z metodą wyznaczania współczynnika oporu skupionego, który jest wskaźnikiem start, odniesionym do średniej prędkości poza przeszkodą. Na otrzymanych wykresach nie można jednoznacznie określić zależności współczynnika oporu lokalnego od prędkości. Tak jak się spodziewaliśmy wraz ze wzrostem prędkości maleje wartość współczynnika oporu. W pomiarach przy rurce o średnicy d=10 [mm] popełniliśmy błąd odczytu przez co otrzymaliśmy niewłaściwe wyniki.

Na podstawie ostatniego wykresu zależności współczynnika oporu lokalnego od stosunku średnic d/De możemy powiedzieć, że współczynnik ten maleje, gdy zwiększamy średnicę przeszkody (tzn. mniejszy wpływ przeszkody na ruch powietrza).

---