Wydział: Budowy Maszyn i Informatyki Data wykonania: 26.05.2011r.

Rok akademicki: 2010/11

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn

Tryb studiów: dzienny

Semestr: IV - czwarty

Grupa dziekańska: 2b

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Ćwiczenie numer 7

„Pomiar natężenia przepływu gazu za pomocą zwężki”

Sprawozdanie wykonali:

Kamil Nowak

Paweł Majdak

Tomasz Nogawczyk

1. DANE WEJŚCIOWE:

Czujnik pomiarowy
Typ
Średnica gardzieli w temp. 20°C
Materiał
Sposób odbioru ciśnienia
Rurociąg pomiarowy
Średnica rury w temp 20°C
Materiał
Medium robocze
Rodzaj
Wilgotność względna
Wykładnik izentropy
Stała gazowa dla powietrza suchego
Dynamiczny wsp. lepkości w temp. 20°C
Warunki zmierzone
Temperatura
Ciśnienie barometryczne
Odczyt z mikromanometru - odniesienie
Stała mikromanometru

Przykładowe obliczenia dla 3 pomiaru:

p₁ = p_b + ρ_m • g(h_b−h₁) = 1000 + 998, 2 • 9, 81(0,165−0,03) = 101321, 97 Pa

p₂ = p_b + ρ_m • g(h_b−h₂) = 1000 + 998, 2 • 9, 81(0,165−0,048) = 101145, 7 Pa

p = p₁ − p₂ = 101321, 97 − 101145, 7 = 176, 27 Pa 

$$\rho_{1} = \frac{p_{1}}{RT_{1}} = \frac{101321,97\ }{287,07 \bullet 297,15} = 1,188\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

$$\mu_{1} = 17,08 \bullet 10^{- 6} \bullet \frac{1 + \frac{113}{273,15}}{1 + \frac{113}{297,15}} \bullet \sqrt{\frac{297,15}{273,15}} = 1,79 \bullet 10^{- 5}\text{\ Pa}$$

$$\varepsilon_{1} = 1 - \left( 0,41 + 0,35 \bullet \beta^{4} \right) \bullet \frac{p}{K \bullet p_{1}} = 1 - \left( 0,41 + 0,35 \bullet {0,7926}^{4} \right) \bullet \frac{176,27}{1,42 \bullet 101321,97} = 0,99933$$

$$\beta = \frac{d}{D} = \frac{41,34}{52,16} = 0,7926$$

Przyjmuję C = 0,5959

$$q_{m} = \frac{C}{\sqrt{1 - \beta^{4}}} \times \varepsilon_{1} \times \frac{\pi d^{2}}{4} \times \sqrt{2 \times p \times p_{1}}$$

$$q_{m} = \frac{0,5959}{\sqrt{1 - {0,7926}^{4}}} \times 0,99933 \times \frac{\pi \times {0,04134}^{2}}{4} \times \sqrt{2 \times 176,27 \times 101321,97} = 0,50857\ \frac{\text{kg}}{s}$$

$$R_{\text{eD}} = \frac{4 \times q_{m}}{\pi \times \mu_{1} \times D} = \frac{4 \times 0,50857}{\pi \times 1,79 \bullet 10^{- 5} \times 0,05216} = 6,935 \times 10^{5}$$

$$C = 0,5959 + 0,0312 \times \beta^{2,1} - 0,184 \times \beta^{8} + 0,0029 \times \beta^{2,5} \times \left\lbrack \frac{10^{6}}{R_{\text{eD}}} \right\rbrack^{0,75}$$

$$C = 0,5959 + 0,0312 \times {0,7926}^{2,1} - 0,184 \times {0,7926}^{8} + 0,0029 \times {0,7926}^{2,5} \times \left\lbrack \frac{10^{6}}{6,935 \times 10^{5}} \right\rbrack^{0,75}$$

C = 0, 58853

q_m   dla   C = 0, 58853

$$q_{m} = \frac{0,58853}{\sqrt{1 - {0,7926}^{4}}} \times 0,99933 \times \frac{\pi \times {0,04134}^{2}}{4} \times \sqrt{2 \times 176,27 \times 101321,97} = 0,50228\ \frac{\text{kg}}{s}$$

$$q_{v} = \frac{q_{m}}{\rho} = \frac{0,50228}{1,188} = 0,42299\ \ \frac{m^{3}}{s}$$

				Numer pomiaru
			Jednostka	1
	Wskazanie dla otworu impulsowego	przed kryzą	[mm H2O]	34
		za kryzą	[mm H2O]	214
WYZNACZENIE PARAMETRÓW CZYNNIKA	Wysokości słupa cieczy	hb	[mm H2O]	165
		h1	[mm H2O]	34
		h2	[mm H2O]	214
	Wartości absolutne ciśnień statycznych przed i za kryzą	p1	[Pa]	101282,8
		p2	[Pa]	99520,2
	Różnica ciśnień przed i za kryzą	Δp	[Pa]	1762,6
	Gęstość czynnika	ρ1	[kg/m^3]	1,187
	Współczynnik lepkości dynamicznej	µ1	[Pa • s]	1,75 • 10^-5
	Liczba ekspansji	ε1	[-]	0,99667
OBLICZANIE STRUMIENIA MASY	Współczynnik przepływu	C	[-]	0,5873
	Liczba Reynoldsa	ReD	[-]	22, 36 • 10^5
	Strumień masy	qm	[kg/s]	1,579
	Strumień objętości	qv	[m^3/s]	1,330

1. TABELA POMIARÓW ORAZ WYNIKÓW OBLICZEŃ:

2. WNIOSKI Z PRZEPROWADZONYCH ZAJĘĆ.

• Zwiększenie przepływu powoduje spadek wskazań ciśnienia dla otworu impulsowego za kryzą (h₂), oraz również zmniejszenie różnic pomiędzy zmierzonymi ciśnieniami przed i za kryzą;

• Z wyników obliczeń zamieszczonym w tabeli widać także wyraźnie, że wraz ze wzrostem przepływu rośnie współczynnik przepływu C, oraz zdecydowanie maleje liczba Reynoldsa, a więc ruch cieczy staje się bardziej laminarny aniżeli turbulentny wskutek obecności kryzy;

• Wraz ze wzrostem przepływu maleje strumień masy oraz strumień przepływu.

• Strumień objętości (objętościowe natężenie przepływu) jest to iloczyn prędkości przepływu czynnika (płynu) przepływającego przez przewód rurowy (rurę) i powierzchni przekroju tego przewodu:

q_v = V • s

Analogicznie definiuje się strumień masy.