SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ

Ćwiczenie nr: 2 Temat: Straty lokalne w rurach gładkich.

Prowadzący: st. kpt. mgr inż. Joanna Binio

1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z piezometryczną metodą pomiaru strat liniowych i lokalnych w rurach hydraulicznie gładkich. W ostatecznym efekcie badana jest zależność strat ciśnienia od liczby Reynoldsa.

1. OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO

Stanowisko pomiarowe, którego schemat pokazano na rysunku składa się z następujących elementów:

1. zbiornika dolnego 7,

2. wodomierza do pomiaru wydatku 9,

3. zaworu regulacyjnego 8,

4. kolektora 10,

5. rury łączącej zbiornik dolny ze zbiornikiem górnym 4,

6. pompy 6,

7. zaworu 5,

8. rury przelewowej 3,

9. zaworów 16 łączących zbiornik górny z rurociągami 11,12 i 13,

10. rurek piezometrycznych, których miejscem podłączenia są punkty pomiarowe oznaczone liczbami od 1 do 12 (1),

11. badanego zaworu 14,

12. zbiornika górnego 2,

13. stopera (wyposażenie dodatkowe).

1. OBLICZENIA

1. Straty liniowe

Dane:

d = 0,013 m - średnica rury

l = 3,2 m - odległość pomiędzy punktami pomiarowymi 9 i 10 na rurze

ν = 1,06 ·10^-6 m²/s - lepkość kinematyczna wody

g=10 m/s²

π=3,14

Procedury obliczeniowe:

a) []

1. [m]

Tablica wynikowa dla badań strat liniowych

L.p.	Q	ΔHśr [m]	w	λ [-]	Re [-]	λt [-]
10	0,000016	20	0,118519	115,6859	1453,53	0,051243

2. Straty lokalne na przewężeniach przewodu

Dane geometryczne:

d₁ = 0,013 m - średnica węższej części przewodu

d₂ = 0,020 m - średnica szerszej części przewodu

l₁ = 0,52 m - odległość pomiędzy punktami pomiarowymi odpowiadającymi wielkościom h₁ i h₂

lub h₃ i h₄

l₂ = 1,52 m - odległość pomiędzy punktami pomiarowymi odpowiadającymi wielkościom h₂ i h₃

l₃ = 0,26 m - odległość pomiędzy przekrojem rozszerzenia przewodu a punktem pomiarowym h₁ lub

przekrojem zwężenia a punktem pomiarowym h₄

Procedury obliczeniowe:

b)

e) [m]

f) [m]

1. [m]

j) (współczynnik oporu rozszerzenia)

11. (współczynnik oporu zwężenia)

Tablica wynikowa dla badań strat lokalnych na przewężeniach

L.p.	Q	w1	w2	ΔH1 [m]	ΔH2 [m]	ΔH3 [m]	ξ1 [-]	ξ2 [-]
9	0,061463	463,2934	195,7414	10	5	35	-0,01815	-0,08861

1. Strata lokalna na zaworze

Dane:

d = 0,013 m - średnica rury

ν = 1,06 ·10^-6 m²/s - lepkość kinematyczna wody

Procedury obliczeniowe:

b)

c)

d)

Tablica wynikowa dla badań straty lokalnej na zaworze

L.p.	Q	w	Re [-]	ζ [-]
1	0,083195	627,1034	7690891	0,037126

TABELE WYNIKOWE

1. Straty liniowe

	Q	Hstr [m]	w	λ	Re	λt
1	0,000136	400	1,028347	30,73293	12611,8	0,029857
2	0,000133	395	1,002365	31,9425	12293,15	0,030048
3	0,000132	385	0,997061	31,46592	12228,11	0,030088
4	0,000125	360	0,943402	32,86489	11570,03	0,030507
5	0,000117	330	0,884716	34,25541	10850,29	0,031001
6	0,000112	300	0,844097	34,21057	10352,13	0,031367
7	0,000101	245	0,764481	34,06089	9375,711	0,032154
8	0,000088	190	0,662954	35,12454	8130,564	0,03332
9	0,000061	105	0,456282	40,9775	5595,915	0,036582
10	0,000016	20	0,118519	115,6859	1453,53	0,051243

1. Straty lokalne na przewężeniach przewodu

L.p	Q	w1	w2	H1[m]	H2[m]	H3[m]	Re2	λ1	λ2	ζ1	ζ2
1	0,131926	994,4305	420,1469	35	35	130	7927300	0,000177	0,005963	-0,01667	-0,08262
2	0,130719	985,3311	416,3024	30	35	135	7854762	0,00018	0,005977	-0,01686	-0,08231
3	0,126422	952,9435	402,6186	30	35	130	7596578	0,000193	0,006027	-0,01718	-0,0839
4	0,121065	912,5645	385,5585	30	30	120	7274689	0,00018	0,006092	-0,01702	-0,08324
5	0,11534	869,4098	367,3256	25	25	115	6930673	0,000165	0,006167	-0,01696	-0,08165
6	0,107066	807,0432	340,9757	25	20	100	6433504	0,000154	0,006282	-0,01688	-0,08167
7	0,095238	717,8841	303,306	20	20	80	5722755	0,000194	0,006469	-0,01812	-0,08844
8	0,07764	585,2316	247,2604	10	10	60	4665290	0,000146	0,006808	-0,01813	-0,08523
9	0,061463	463,2934	195,7414	10	5	35	3693235	0,000116	0,007217	-0,01815	-0,08861
10	0,035575	268,1531	113,2947	5	5	10	2137635	0,000348	0,008275	-0,02476	-0,13094

1. Strata lokalna na zaworze

L.p.	Q	w	Re	ζ
1	0,083195	627,1034	7690891	0,037126
2	0,082713	623,4726	7646361	0,039103
3	0,082237	619,8835	7602345	0,037996
4	0,073801	556,294	6822473	0,041039
5	0,064599	486,9369	5971868	0,038801
6	0,041017	309,179	3791817	0,041845
7	0,029351	221,244	2713370	0,040859
8	0,012821	96,63825	1185186	0,042831

WNIOSKI

1. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa (Re) maleje teoretyczny współczynnik strat na długości (λ_t).

2. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa (Re) maleje współczynnik strat na długości (λ).

3. Współczynnik strat na długości (λ) zachowuje się bardzo podobnie ale ma zdecydowanie większe wartości niż λ_t. Wpływ ma na to liczba Reynoldsa, gdyż dla wartości liczby Reynoldsa które otrzymaliśmy w ćwiczeniu mieszczą się w przedziale 2300<Re<12000 zgodnie z założeniami Nikuradsego trudno jest określić jednoznaczną zależność pomiędzy tymi parametrami, a współczynnik strat na długości może nagle i w sposób trudny do przewidzenia zwiększyć swą wartość przy niezmiennej wartości Re.

4. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa wzrasta prędkość przepływu cieczy

5. Wraz ze wzrostem współczynnika ζ wzrasta liczba Reynoldsa oraz prędkość przepływu cieczy.

6. Wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa wzrasta wydatek cieczy zarówno dla strat liniowych jak i lokalnych

7. Wykonane przez nas ćwiczenie umożliwiło nam zbadanie oraz zobrazowanie strat liniowych i lokalnych za pomocą piezometrów.