1. Cel ćwiczenia:

W doświadczeniu mamy za zadanie wyznaczyć zależność między strumieniem masy a stosunkiem ciśnień β oraz wyznaczyć ciśnienie, dla którego w przekroju minimalnym dyszy występują parametry krytyczne.

1. Schemat:

Rys.1 Schemat układu pomiarowego.

1. Wzory wykorzystane do obliczeń:

• Wyznaczenie stosunku ciśnień β:

$$\beta = \frac{p_{2}}{p_{o}}$$

• Krytyczny stosunek ciśnień β_kr (dla dyszy Bendemanna):

$$\beta_{\text{kr}} = \left( \frac{2}{\kappa + 1} \right)^{\frac{\kappa}{\kappa - 1}}$$

• Strumień masy powietrza:

$$\dot{m} = \frac{p_{o} \bullet \dot{V}}{R \bullet T}$$

1. Tabela pomiarowa i wynikowa:

Tabela pomiarowa
wielkość
jednostka
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.

Tab. 1 Tabela pomiarowa

Tabela wynikowa
wielkość
jednostka
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.

Tab. 2 Tabela wynikowa

1. Przykład obliczeń:

Dane potrzebne do obliczeń:

- t_o = 21^oC = 294K

- p_o = 1016 hPa

- κ = 47%

- $R = 287\frac{J}{kg \bullet K}$

• Wyznaczenie stosunku ciśnień β:

$$\beta = \frac{400 \bullet 10^{2}\text{Pa\ }}{1016 \bullet 10^{2}\text{Pa}} = 0,39$$

• Strumień masy powietrza:

$$\dot{m} = \frac{1016 \bullet 10^{2}Pa \bullet \frac{7,7 \bullet 10^{- 3}m^{3}}{60\ s}}{287\frac{J}{kg \bullet K} \bullet 294K} = 0,155 \bullet 10^{- 3}\frac{\text{kg}}{s}$$

• Krytyczny stosunek ciśnień β_kr (dla dyszy Bendemanna):

$$\beta_{\text{kr}} = \left( \frac{2}{1,4 + 1} \right)^{\frac{1,4}{1,4 - 1}} = 0,53$$

1. Wnioski:

Celem naszego ćwiczenia było zbadanie procesu adiabatycznego wypływu z dyszy de Lavala w zakresie β = (0,1), oraz sporządzenie charakterystyki przepływu strumienia masy w zależności od współczynnika β.

Z przeprowadzonych pomiarów możemy zauważyć, że w przedziale od 100 do 600 hPa strumień masy nie zmienia się (jest stały), natomiast w kolejnej fazie wraz ze wzrostem ciśnienia strumień ten maleje.

Wzorcowa wartość krytyczna β wyniosła 0,59 i znajduje się ona w przedziale ciśnienia ok 550-650 hPa i odpowiada strumieniowi masy równemu ok. $0,155 \bullet 10^{- 3}\frac{\text{kg}}{s}$. Wzorcowa wartość krytyczna β dla Dyszy de Lavala jest wyższa niż dla dyszy Bendemanna (β_kr = 0, 53), co sprawia że wykres zależności współczynnika β od strumienia masy $\dot{m}$ dla dyszy de Lavala ma stromszy przebieg za punktem krytycznym niż dla dyszy Bendemanna.

1. Wykres: